JP5762691B2 - Astaxanthin production method by fermentation - Google Patents

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Description

本発明は、アスタキサンチンを含むカロテノイドを、微生物発酵により製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a carotenoid containing astaxanthin by microbial fermentation.

カロテノイドは、飼料添加物、食品添加物、医薬品等として有用な天然色素である。カロテノイドには、例えばアスタキサンチン、カンタキサンチン、ゼアキサンチン、β-クリプトキサンチン、リコペン、β-カロテン、フェニコキサンチン、アドニキサンチン、エキネノン、アステロイデノン及び3-ヒドロキシエキネノン等が含まれる。   Carotenoids are natural pigments useful as feed additives, food additives, pharmaceuticals, and the like. Examples of carotenoids include astaxanthin, canthaxanthin, zeaxanthin, β-cryptoxanthin, lycopene, β-carotene, phenicoxanthine, adonixanthin, echinone, astereudenone, and 3-hydroxyechinenone.

カロテノイドの中でも、アスタキサンチンは、養殖魚であるサケ、マス、マダイ等の体色改善剤や、家禽類の卵黄色改善剤等の飼料添加物として有用である。また、アスタキサンチンは安全な天然の食品添加物や健康食品素材として産業上の価値が高い。   Among carotenoids, astaxanthin is useful as a feed additive such as a body color improving agent for salmon, trout, red sea bream, etc., which are farmed fish, and an egg yolk improving agent for poultry. In addition, astaxanthin has high industrial value as a safe natural food additive and health food material.

アドニキサンチン及びフェニコキサンチンは、工業的製造法が確立されることにより、アスタキサンチンと同様に飼料添加物、食品添加物、医薬品等としての用途が期待されている。さらに、β-カロテンは飼料添加物、食品添加物、医薬品等として使用され、カンタキサンチンは飼料添加物、食品添加物、化粧品等として使用され、ゼアキサンチンは食品添加物、飼料添加物等として使用されている。また、リコペン、エキネノン、β-クリプトキサンチン、3-ヒドロキシエキネノン、アステロイデノン等も飼料添加物、食品素材等としての使用が期待される。これらカロテノイドの製造方法としては、化学合成法、天然物からの抽出法、微生物による産生方法等が知られている。   Adonixanthin and phenicoxanthin are expected to be used as feed additives, food additives, pharmaceuticals and the like, as in the case of astaxanthin, by establishing an industrial production method. Furthermore, β-carotene is used as a feed additive, food additive, pharmaceutical, etc., canthaxanthin is used as a feed additive, food additive, cosmetics, etc., zeaxanthin is used as a food additive, feed additive, etc. ing. In addition, lycopene, echinenone, β-cryptoxanthin, 3-hydroxyechinenone, asteroidenone and the like are expected to be used as feed additives, food materials, and the like. Known methods for producing these carotenoids include chemical synthesis methods, extraction methods from natural products, and production methods using microorganisms.

一方、アスタキサンチンの化学合成法としては、例えばβ-カロテンの変換による方法(非特許文献1)及びC15ホスホニウム塩から合成する方法(非特許文献2)が知られている。当該化学合成法で製造されたアスタキサンチンが飼料添加物として販売されている。また、アスタキサンチンはマダイ、サケ等の魚類及びエビ、カニ、オキアミ等の甲殻類に存在するため、これらより抽出することも可能である。   On the other hand, as a chemical synthesis method of astaxanthin, for example, a method by conversion of β-carotene (Non-patent document 1) and a method of synthesizing from a C15 phosphonium salt (Non-patent document 2) are known. Astaxanthin produced by the chemical synthesis method is sold as a feed additive. Astaxanthin is present in fish such as red sea bream and salmon, and in crustaceans such as shrimp, crab and krill, and can be extracted from these.

微生物によるアスタキサンチンの生産方法としては、例えば緑藻類ヘマトコッカス・プルビアリス(Haematococcus pluvialis)による培養法(特許文献1)、赤色酵母ファフィア・ロドチーマ(Phaffia rhodozyma)による発酵法(特許文献2)、及びパラコッカス(Paracoccus)属に属する細菌(以下、「Paracoccus属細菌」という場合がある)による発酵法が報告されている。   Examples of the production method of astaxanthin by microorganisms include, for example, a culture method using green algae Haematococcus pluvialis (Patent Document 1), a fermentation method using red yeast Phaffia rhodozyma (Patent Document 2), and Paracoccus (Paracoccus). A fermentation method using bacteria belonging to the genus (hereinafter sometimes referred to as “Paracoccus genus bacteria”) has been reported.

アスタキサンチンを生産するParacoccus属に属する細菌の例としては、E-396株及びA-581-1株が挙げられる(特許文献3及び非特許文献3)。他のアスタキサンチン生産性のParacoccus属に属する細菌としては、パラコッカス・マークシイ(Paracoccus marcusii) MH1株(特許文献4)、パラコッカス・ヘウンデンシス(Paracoccus haeundaensis) BC74171株(非特許文献4)、Paracoccus属細菌N-81106株(特許文献5)及びパラコッカス・エスピー(Paracoccus sp.) PC-1株(特許文献6)等が挙げられる。   Examples of bacteria belonging to the genus Paracoccus that produce astaxanthin include the E-396 strain and the A-581-1 strain (Patent Literature 3 and Non-Patent Literature 3). Other bacteria belonging to the genus Paracocccus that produce astaxanthin include Paracoccus marcusii MH1 strain (Patent Document 4), Paracoccus haeundaensis BC74171 strain (Non-Patent Document 4), Paracoccus bacterium N- 81106 strain (Patent Document 5) and Paracoccus sp. PC-1 strain (Patent Document 6).

ところで、前述のカロテノイドの製造方法は幾つかの問題点があった。例えば、化学合成法は安全性の観点から消費者に好ましくない印象を与えるものである。また、エビ、カニ等の天然物からの抽出は製造コストが高い。さらに、緑藻類や酵母による産生では生産性が低いうえに強固な細胞壁を持つためにカロテノイドの抽出が困難である。   By the way, the above-mentioned method for producing carotenoid has several problems. For example, the chemical synthesis method gives an unfavorable impression to consumers from the viewpoint of safety. Extraction from natural products such as shrimp and crabs is expensive to manufacture. Furthermore, in production by green algae and yeast, carotenoids are difficult to extract due to low productivity and a strong cell wall.

一方、Paracoccus属に属する細菌は、増殖速度が速く、生産性が高い、抽出が容易である等の利点を有し、幾つかの培養方法が報告されている。例えば、特許文献7は培養途中に鉄塩を添加する方法を開示する。特許文献8は炭素源濃度を制限する方法を開示する。しかしながら、これらの培養方法はアスタキサンチンと同時に多量のカンタキサンチンを蓄積するという問題があった。   On the other hand, bacteria belonging to the genus Paracoccus have advantages such as high growth rate, high productivity, and easy extraction, and several culture methods have been reported. For example, Patent Document 7 discloses a method of adding an iron salt during culturing. Patent Document 8 discloses a method for limiting the carbon source concentration. However, these culture methods have a problem of accumulating a large amount of canthaxanthin simultaneously with astaxanthin.

カンタキサンチンは、サケ肉や鶏卵卵黄の色調改善用の飼料添加物として有用である一方で、欧州ではADI(一日当たりの摂取許容量)として0.03mg/k-体重が規定され、飼料にカンタキサンチンを添加できる上限をサケ類では25mg/kg、産卵鶏では8mg/kgと規定している(非特許文献5)。従って、アスタキサンチンを微生物生産する場合にはカンタキサンチンの含量を低く抑える必要がある。特許文献9は溶存酸素濃度を制御することによりカンタキサンチンの生産を減少させる方法を開示する。しかしながら、当該方法ではアスタキサンチンの生産濃度も顕著に減少するので製造コストの観点から実用的なものではなかった。   Canthaxanthin is useful as a feed additive to improve the color of salmon meat and chicken egg yolk, while in Europe, 0.03 mg / k-body weight is defined as ADI (permissible daily intake), The upper limit that can be added is 25 mg / kg for salmon and 8 mg / kg for laying hens (Non-patent Document 5). Therefore, when producing astaxanthin by microorganisms, it is necessary to keep the content of canthaxanthin low. Patent Document 9 discloses a method of reducing canthaxanthin production by controlling the dissolved oxygen concentration. However, this method is not practical from the viewpoint of manufacturing cost because the production concentration of astaxanthin is significantly reduced.

特開2007-97584号公報JP 2007-97584 A 特開平11-69969号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-69969 特開平7-79796号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-79796 特表2001-512030号公報Special table 2001-512030 gazette 特開2007-244205号公報JP 2007-244205 A 国際公開第2005/118812号パンフレットInternational Publication No. 2005/118812 Pamphlet 特開2007-143492号公報JP 2007-143492 A 特開2008-167665号公報JP 2008-167665 A 特開2001-352995号公報JP 2001-352995

Erich Widmerら, 「Pure Appl. Chem.」, 1985年, 第57巻, pp.741-752Erich Widmer et al., "Pure Appl. Chem.", 1985, 57, pp.741-752 Erich Widmerら, 「Helv. Chim. Acta」, 1981年, 第64巻, pp.2436-2446Erich Widmer et al., "Helv. Chim. Acta", 1981, Vol. 64, pp.2436-2446 Akira Tsubokuraら, 「International Journal of Systematic Bacteriology」, 1999年, 第49巻, pp.277-282Akira Tsubokura et al., "International Journal of Systematic Bacteriology", 1999, 49, pp.277-282 Jae Hyung Leeら, 「International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology」, 2004年, 第54巻, pp.1699-1702Jae Hyung Lee et al., `` International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology '', 2004, 54, pp.1699-1702 Official Journal of the European Communities L 22/28-30, 25.1.2003Official Journal of the European Communities L 22 / 28-30, 25.1.2003

本発明は、このような実状に鑑みなされたものであり、その目的はカンタキサンチンの生産を抑えつつ高濃度に且つ安価にアスタキサンチンを微生物学的に製造する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a method for microbiologically producing astaxanthin at a high concentration and at a low cost while suppressing the production of canthaxanthin.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく種々検討した結果、アスタキサンチンとカンタキサンチンを同時に産生する細菌の培養において、培地にビオチンを添加することによりカンタキサンチンの生産濃度を低く維持しながら高濃度のアスタキサンチンの生産が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of various studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that in the cultivation of bacteria that simultaneously produce astaxanthin and canthaxanthin, biotin is added to the medium while maintaining the production concentration of canthaxanthin low. The inventors have found that it is possible to produce a concentration of astaxanthin, and have completed the present invention.

本発明は、以下を包含する。
(1)アスタキサンチン及びカンタキサンチンを同時に生産する細菌をビオチン含有培地で培養する工程を含み、ビオチン非含有培地における培養終了後の培養物と比較して、培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が低いことを特徴とする、アスタキサンチンを含むカロテノイドを製造する方法。
(2)ビオチンの培地当たりの濃度が0.001mg/L〜50mg/Lであることを特徴とする、(1)記載の方法。
(3)培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が25質量%以下であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(4)培養終了後の培養物におけるグルコン酸の生成濃度が30g/L以下であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(5)培養において、培養物中の溶存酸素濃度を1ppm以上に制御することを特徴とする、(1)記載の方法。
The present invention includes the following.
(1) including a step of culturing a bacterium that simultaneously produces astaxanthin and canthaxanthin in a biotin-containing medium, and compared with a culture after completion of culture in a biotin-free medium, canthaxanthin against astaxanthin in the culture after completion of culture A method for producing a carotenoid containing astaxanthin, characterized in that the production concentration ratio of the astaxanthin is low.
(2) The method according to (1), wherein the concentration of biotin per medium is 0.001 mg / L to 50 mg / L.
(3) The method according to (1), wherein the ratio of the production concentration of canthaxanthin to astaxanthin in the culture after completion of the culture is 25% by mass or less.
(4) The method according to (1), wherein the production concentration of gluconic acid in the culture after completion of the cultivation is 30 g / L or less.
(5) The method according to (1), wherein the dissolved oxygen concentration in the culture is controlled to 1 ppm or more in the culture.

(6)培養終了後の培養物における乾燥細胞当たりのポリ-β-ヒドロキシ酪酸(以下、「PHB」という)含量が30質量%以下であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(7)培養において、培養物中の溶存酸素濃度を1ppm以上に制御し、培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が25質量%以下であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(8)培養において、培養物中の溶存酸素濃度を2ppm以上に制御し、培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が8質量%以下であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(9)培養において、培養物中の溶存酸素濃度を段階的又は連続的に高くなるように制御することを特徴とする、(1)記載の方法。
(10)培養中期の培養物中の初期溶存酸素濃度を1〜2.5ppmに制御し、且つ溶存酸素濃度を段階的又は連続的に高くし、培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が25質量%以下であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(6) The method according to (1), wherein the content of poly-β-hydroxybutyric acid (hereinafter referred to as “PHB”) per dry cell in the culture after completion of the culture is 30% by mass or less.
(7) In the culture, the dissolved oxygen concentration in the culture is controlled to 1 ppm or more, and the ratio of the production concentration of canthaxanthin to astaxanthin in the culture after completion of the culture is 25% by mass or less, 1) The method described.
(8) In the culture, the dissolved oxygen concentration in the culture is controlled to 2 ppm or more, and the ratio of the production concentration of canthaxanthin to astaxanthin in the culture after completion of the culture is 8% by mass or less, 1) The method described.
(9) The method according to (1), wherein the concentration of dissolved oxygen in the culture is controlled stepwise or continuously in culture.
(10) Production of canthaxanthin relative to astaxanthin in the culture after completion of culture by controlling the initial dissolved oxygen concentration in the culture at the middle stage of culture to 1 to 2.5 ppm and increasing the dissolved oxygen concentration stepwise or continuously. The method according to (1), wherein the concentration ratio is 25% by mass or less.

(11)培養中期の培養物中の初期溶存酸素濃度を2〜3.5ppmに制御し、且つ溶存酸素濃度を段階的又は連続的に高くし、培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が8質量%以下であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(12)細菌がParacoccus属に属する細菌であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(13)細菌がPHB生産能を低下させた変異株であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(14)細菌がグルコン酸生産能を低下させた変異株であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(15)細菌が、16SリボソームRNAに対応するDNAの塩基配列が配列番号1記載の塩基配列と実質的に相同である細菌であることを特徴とする、(1)記載の方法。
(11) Production of canthaxanthin relative to astaxanthin in the culture after completion of the culture by controlling the initial dissolved oxygen concentration in the culture at the middle stage of culture to 2 to 3.5 ppm and increasing the dissolved oxygen concentration stepwise or continuously. The method according to (1), wherein the concentration ratio is 8% by mass or less.
(12) The method according to (1), wherein the bacterium belongs to the genus Paracoccus.
(13) The method according to (1), wherein the bacterium is a mutant strain having reduced PHB production ability.
(14) The method according to (1), wherein the bacterium is a mutant strain having a reduced ability to produce gluconic acid.
(15) The method according to (1), wherein the bacterium is a bacterium in which the base sequence of DNA corresponding to 16S ribosomal RNA is substantially homologous to the base sequence described in SEQ ID NO: 1.

(16)細菌が、E-396株(FERM BP-4283)若しくはA-581-1株(FERM BP-4671)又はそれらの変異株であることを特徴とする、(15)記載の方法。
(17)(1)記載の方法により製造されたアスタキサンチンを含むカロテノイドを含有する飼料用カロテノイド組成物であって、製造されたカロテノイドにおけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの比率が25質量%以下であることを特徴とする、前記組成物。
(18)製造されたアスタキサンチンを含むカロテノイドにおけるPHB含量が30質量%以下であることを特徴とする、(17)記載の飼料用カロテノイド組成物。
(19)(1)記載の方法により製造されたアスタキサンチンを含むカロテノイドを含有する食品用カロテノイド組成物であって、製造されたカロテノイドにおけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの比率が8質量%以下であることを特徴とする、前記組成物。
(16) The method according to (15), wherein the bacterium is E-396 strain (FERM BP-4283), A-581-1 strain (FERM BP-4671) or a mutant thereof.
(17) A carotenoid composition for feed containing a carotenoid containing astaxanthin produced by the method according to (1), wherein the ratio of canthaxanthin to astaxanthin in the produced carotenoid is 25% by mass or less. And said composition.
(18) The carotenoid composition for feed according to (17), wherein the carotenoid containing astaxanthin has a PHB content of 30% by mass or less.
(19) A carotenoid composition for food containing a carotenoid containing astaxanthin produced by the method according to (1), wherein the ratio of canthaxanthin to astaxanthin in the produced carotenoid is 8% by mass or less. And said composition.

本発明によれば、微生物学的生産においてカンタキサンチンの濃度を低く抑えながら高濃度のアスタキサンチンを低コストで製造することができる。本発明により製造されるカロテノイドは飼料用及び食品用の素材として有用である。   According to the present invention, a high concentration of astaxanthin can be produced at low cost while keeping the concentration of canthaxanthin low in microbiological production. The carotenoids produced according to the present invention are useful as feed and food materials.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明の範囲はこれらの説明に限定されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施し得る。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The scope of the present invention is not limited to these descriptions, and modifications other than the following examples can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、アスタキサンチン及びカンタキサンチンを同時に生産する細菌(以下では、「カロテノイド産生細菌」や「アスタキサンチン産生細菌」という場合がある)をビオチン含有培地で培養し、アスタキサンチンを含むカロテノイドを製造する方法(以下、「本方法」という)に関する。本方法では、ビオチン非含有培地における培養終了後の同様のカロテノイド産生細菌の培養物と比較して、培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が低い。本方法では、培地にビオチンを添加することにより、カンタキサンチンの生産濃度を抑えながら高濃度のアスタキサンチンを低コストで製造することが可能になる。   The present invention is a method for producing a carotenoid containing astaxanthin by culturing a bacterium that simultaneously produces astaxanthin and canthaxanthin (hereinafter sometimes referred to as `` carotenoid-producing bacterium '' or `` astaxanthin-producing bacterium '') in a biotin-containing medium ( Hereinafter, it is referred to as “this method”. In this method, the ratio of the production concentration of canthaxanthin to astaxanthin in the culture after completion of the culture is lower than that in the culture of the same carotenoid-producing bacterium after completion of the culture in the biotin-free medium. In this method, by adding biotin to the medium, it is possible to produce astaxanthin at a high concentration at a low cost while suppressing the production concentration of canthaxanthin.

本方法に用いる細菌としては、アスタキサンチンとカンタキサンチンを同時に産生する細菌であれば何ら限定されないが、好ましくはParacoccus属に属する細菌が用いられる。Paracoccus属に属する細菌の中では、パラコッカス・カロティニファシエンス(Paracoccus carotinifaciens)、Paracoccus marcusii及びParacoccus haeundaensisが好ましく用いられ、特にParacoccus carotinifaciensが好ましく用いられる。Paracoccus属に属する細菌の具体的な菌株の例として、Paracoccus carotinifaciens E-396株(FERM BP-4283)及びParacoccus属細菌A-581-1株(FERM BP-4671)(特許文献3及び非特許文献3)が挙げられ、これらの菌株も本方法において好ましく用いられる。   The bacterium used in this method is not limited as long as it is a bacterium that simultaneously produces astaxanthin and canthaxanthin, but bacteria belonging to the genus Paracoccus are preferably used. Of the bacteria belonging to the genus Paracoccus, Paracoccus carotinifaciens, Paracoccus marcusii and Paracoccus haeundaensis are preferably used, and Paracoccus carotinifaciens is particularly preferably used. Specific examples of bacteria belonging to the genus Paracoccus include Paracoccus carotinifaciens E-396 (FERM BP-4283) and Paracoccus genus A-581-1 (FERM BP-4671) (Patent Document 3 and Non-Patent Documents) 3), and these strains are also preferably used in the present method.

また、カロテノイド産生細菌として、好ましくは16SリボソームRNAに対応するDNAの塩基配列が配列番号1に記載されるE-396株の塩基配列と実質的に相同である細菌が用いられる。ここで、「実質的に相同である」とは、DNAの塩基配列決定の際のエラー頻度等を考慮し、塩基配列が好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上相同であることを意味する。相同性は、例えば、遺伝子解析ソフトClustal Wにより決定することができる。   As the carotenoid-producing bacterium, preferably used is a bacterium whose DNA base sequence corresponding to 16S ribosomal RNA is substantially homologous to the base sequence of E-396 strain described in SEQ ID NO: 1. Here, “substantially homologous” means that the nucleotide sequence is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, and still more preferably 97% in consideration of the error frequency when determining the DNA nucleotide sequence. Above, particularly preferably means 98% or more, most preferably 99% or more homology. The homology can be determined by, for example, gene analysis software Clustal W.

また、「16SリボソームRNAに対応するDNAの塩基配列」とは、16SリボソームRNAの塩基配列中のU(ウラシル)をT(チミン)に置き換えた塩基配列を意味する。   The “base sequence of DNA corresponding to 16S ribosomal RNA” means a base sequence in which U (uracil) in the base sequence of 16S ribosomal RNA is replaced with T (thymine).

当該16SリボソームRNAの塩基配列の相同性に基づいた微生物の分類法は、近年主流になっている。従来の微生物の分類法は、従来の運動性、栄養要求性、糖の資化性等の菌学的性質に基づいているため、自然突然変異による形質の変化等が生じた場合に、微生物を誤って分類する場合があった。これに対し、16SリボソームRNAの塩基配列は極めて遺伝的に安定であるので、その相同性に基づく分類法は従来の分類法に比べて分類の信頼度が格段に向上する。   In recent years, classification methods of microorganisms based on the homology of the base sequence of the 16S ribosomal RNA have become mainstream. The conventional classification method of microorganisms is based on the conventional bacteriological properties such as motility, auxotrophy, sugar utilization, etc. There was a case of misclassification. On the other hand, since the base sequence of 16S ribosomal RNA is extremely genetically stable, the classification method based on the homology greatly improves the classification reliability compared to the conventional classification method.

Paracoccus carotinifaciens E-396株の16SリボソームRNAの塩基配列と、他のカロテノイド産生細菌Paracoccus marcusii DSM 11574株(International Journal of Systematic Bacteriology (1998), 48, 543-548)、Paracoccus属細菌N-81106株(特許文献5)、Paracoccus haeundaensis BC 74171株(非特許文献4)、Paracoccus属細菌A-581-1株及びParacoccus sp. PC-1株(特許文献6)の16SリボソームRNAの塩基配列との間の相同性は、それぞれ99.7%、99.7%、99.6%、99.4%及び95.4%であり、これらは分類学上極めて近縁な菌株であることが分かる。よって、これらの菌株はカロテノイドを産生する細菌として一つのグループを形成しているといえる。このため、これらの菌株は本方法において好ましく用いられ、アスタキサンチンを効率的に産生することができる。   The base sequence of 16S ribosomal RNA of Paracoccus carotinifaciens E-396 and other carotenoid-producing bacteria Paracoccus marcusii DSM 11574 (International Journal of Systematic Bacteriology (1998), 48, 543-548), Paracoccus genus N-81106 ( Patent document 5), Paracoccus haeundaensis BC 74171 strain (Non-patent document 4), Paracoccus genus A-581-1 strain and Paracoccus sp. PC-1 strain (patent document 6) between 16S ribosomal RNA base sequences The homology is 99.7%, 99.7%, 99.6%, 99.4%, and 95.4%, respectively, indicating that these strains are very closely related taxonomically. Therefore, it can be said that these strains form one group as bacteria producing carotenoids. For this reason, these strains are preferably used in this method, and can produce astaxanthin efficiently.

また本方法においては、アスタキサンチンの生産性が改良された変異株も用いることができる。このような変異株としては、例えば特開2001-95500号公報に開示される変異株、特許文献9に開示される変異株等が挙げられる。   In this method, a mutant strain with improved astaxanthin productivity can also be used. Examples of such mutants include mutants disclosed in JP-A-2001-95500, mutants disclosed in Patent Document 9, and the like.

あるいは、アスタキサンチンの生産性が改良された変異株は、変異処理とスクリーニングにより取得することができる。変異処理方法は変異を誘発するものであれば特に限定されない。例えば、N-メチル-N'-ニトロ-N-ニトロソグアニジン(NTG)及びエチルメタンスルホネート(EMS)等の変異剤による化学的方法、紫外線照射及びX線照射等の物理的方法、遺伝子組換え及びトランスポゾン等による生物学的方法等を用いることができる。また、変異株は、自然に起こる突然変異により生じたものでもよい。パブリックアクセプタンスあるいは安全性の観点からは遺伝子組換え体でない微生物を用いることが好ましい。   Alternatively, a mutant strain with improved astaxanthin productivity can be obtained by mutation treatment and screening. The mutation treatment method is not particularly limited as long as it induces mutation. For example, chemical methods using mutants such as N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) and ethylmethanesulfonate (EMS), physical methods such as ultraviolet irradiation and X-ray irradiation, genetic recombination and Biological methods such as transposon can be used. In addition, the mutant strain may be generated by a naturally occurring mutation. From the viewpoint of public acceptance or safety, it is preferable to use a microorganism that is not a gene recombinant.

アスタキサンチンの生産性が改良された変異株のスクリーニング方法としては、特に限定されないが、例えば、寒天培地上のコロニーの色調で目的の変異株を選択する方法の他、試験管、フラスコ、発酵槽等で変異株を培養し、吸光度、高速液体クロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー等を利用したカロテノイド色素分析により目的の変異株を選択する方法等が挙げられる。   The screening method for mutant strains with improved astaxanthin productivity is not particularly limited. For example, in addition to the method of selecting a target mutant strain by the color of colonies on an agar medium, test tubes, flasks, fermenters, etc. And a method of culturing the mutant strain in, and selecting the target mutant strain by carotenoid dye analysis using absorbance, high performance liquid chromatography, thin layer chromatography, or the like.

上述の変異処理及びスクリーニングの工程は1回でもよいし、また、例えば突然変異処理とスクリーニングにより変異株を得て、得られた変異株をさらに変異処理とスクリーニングによりアスタキサンチンの生産性が改良された変異株を取得するというように、変異処理及びスクリーニング工程を2回以上繰り返してもよい。   The above-mentioned mutation treatment and screening steps may be performed once, or, for example, a mutant strain is obtained by mutation treatment and screening, and astaxanthin productivity is further improved by mutation treatment and screening of the obtained mutant strain. The mutation treatment and screening process may be repeated twice or more, such as obtaining a mutant strain.

本方法では、PHB(ポリ-β-ヒドロキシ酪酸)の生産能が低下した変異株を用いることができる。例えば、上述のE-396株、A-581-1株等のParacoccus属に属する細菌から当該変異株を誘導することができる。アスタキサンチンを生産する細菌は貯蔵炭素源として細胞内にPHBを蓄積することが知られている。PHBを蓄積すればその分、培地炭素源を無駄に消費することになるので製造コスト低減のためにはPHBをできるだけ蓄積させないのが良い。従って、変異処理及びスクリーニングによりPHBの蓄積が少ないかあるいは全く蓄積しない変異株を取得することが有効である。PHB低生産株の具体的な取得方法としては、前述と同様な変異処理を行った後、例えば、個々の変異株を試験管、フラスコ、寒天培地等で培養し、PHBを定量し、PHBの生成量が少ない変異株を選抜する方法が挙げられる。   In this method, a mutant strain having a reduced ability to produce PHB (poly-β-hydroxybutyric acid) can be used. For example, the mutant strain can be derived from a bacterium belonging to the genus Paracoccus such as the aforementioned E-396 strain and A-581-1 strain. Bacteria that produce astaxanthin are known to accumulate PHB in cells as a storage carbon source. If PHB is accumulated, the medium carbon source will be consumed correspondingly, so it is better not to accumulate PHB as much as possible in order to reduce manufacturing costs. Therefore, it is effective to obtain a mutant strain with little or no PHB accumulation by mutation treatment and screening. As a specific method for obtaining a PHB low-producing strain, after carrying out the same mutation treatment as described above, for example, each mutant strain is cultured in a test tube, a flask, an agar medium, etc., and PHB is quantified. A method of selecting a mutant strain with a low production amount is mentioned.

本方法では、グルコン酸の生産能が低下した変異株を用いても良い。例えば、上述のE-396株、A-581-1株等のParacoccus属に属する細菌から当該変異株を誘導することができる。グルコン酸を生成すれば、その分、培地炭素源を無駄に消費することになり、また、著量のグルコン酸を蓄積すれば、生育やカロテノイド生産を阻害することになる。従って、グルコン酸の生成をできるだけ少なくすることがカロテノイドの生産には有効である。グルコン酸低生産株の具体的な取得方法としては、前述と同様な変異処理を行った後、例えば、個々の変異株を試験管、フラスコ等で培養し、培養液のpHを測定してpHの低下が少ない変異株を選抜した後、さらに培養液のグルコン酸を測定してグルコン酸の生成量が少ない変異株を選抜する方法が挙げられる。   In the present method, a mutant strain having reduced gluconic acid production ability may be used. For example, the mutant strain can be derived from a bacterium belonging to the genus Paracoccus such as the aforementioned E-396 strain and A-581-1 strain. If gluconic acid is produced, the medium carbon source will be consumed correspondingly, and if a significant amount of gluconic acid is accumulated, growth and carotenoid production will be inhibited. Therefore, reducing the production of gluconic acid as much as possible is effective for the production of carotenoids. As a specific method for obtaining a gluconic acid low-producing strain, after carrying out the same mutation treatment as described above, for example, each mutant strain is cultured in a test tube, a flask, etc. A method of selecting a mutant strain having a small amount of gluconic acid by further measuring gluconic acid in a culture solution after selecting a mutant strain having a small decrease in the amount of gluconate.

上述のアスタキサンチンの生産性が改良された変異株、PHBの生産能が低下した変異株、グルコン酸の生産能が低下した変異株等の好ましい性質が賦与された変異株は、それぞれ取得してもよいが、これらの2種以上の性質を合わせ持つように変異処理とスクリーニングを繰り返すこともできる。また、1度の変異処理に対し、2種以上のスクリーニングを組み合わせて同時に2種以上の性質が賦与された変異株を取得してもよい。これらの2種以上の好ましい性質を有する変異株を本方法で使用してもよい。   Mutants with favorable properties such as mutants with improved astaxanthin productivity, mutants with reduced PHB production ability, mutants with reduced gluconic acid production ability, etc. Although it is good, the mutation treatment and the screening can be repeated so that these two or more properties are combined. In addition, a mutant strain having two or more properties concomitantly obtained by combining two or more types of screening for one mutation treatment may be obtained. Mutants having these two or more preferred properties may be used in the present method.

本方法に使用するカロテノイド産生細菌の例として挙げられるE-396株は、独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに以下の通り国際寄託されている。   The E-396 strain mentioned as an example of a carotenoid-producing bacterium used in this method is deposited internationally as follows in the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.

国際寄託当局:独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター
(旧名称:通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所)
〒305-8566
茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6
識別のための表示:E-396
受託番号:FERM BP-4283
原寄託日:平成5年(1993年)4月27日
International Depositary Authority: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Depositary Center
(Former name: Biotechnology Institute of Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry)
305-8566
Tsukuba City, Ibaraki Prefecture
Identification display: E-396
Accession Number: FERM BP-4283
Original deposit date: April 27, 1993

また、本方法に使用するカロテノイド産生細菌の他の例として挙げられるA-581-1株は、上記機関に以下の通り国際寄託されている。
識別のための表示:A-581-1
受託番号:FERM BP-4671
原寄託日:平成6年(1994年)5月20日
In addition, the A-581-1 strain mentioned as another example of the carotenoid-producing bacterium used in the present method has been deposited internationally with the above institution as follows.
Identification display: A-581-1
Accession number: FERM BP-4671
Original deposit date: May 20, 1994

なお、アスタキサンチン及びカンタキサンチン以外に本方法により産生されるカロテノイドとしては、特に限定されないが、例えば、アドニキサンチン、フェニコキサンチン、β-カロテン、エキネノン、アステロイデノン、3-ヒドロキシエキネノン、ゼアキサンチン、β-クリプトキサンチン、リコペン、好ましくは、アドニキサンチン及びアドニルビンが挙げられる。本方法により製造されるカロテノイドは一種でもよいし、複数種が組み合わされていてもよい。   In addition to astaxanthin and canthaxanthin, the carotenoid produced by the present method is not particularly limited. For example, adonixanthin, phenicoxanthine, β-carotene, echinone, asteroidenone, 3-hydroxyechinenone, Zeaxanthin, β-cryptoxanthin, lycopene, preferably adonixanthin and adonilvin are mentioned. One kind of carotenoid produced by this method may be used, or a plurality of kinds may be combined.

本方法において上記細菌を培養する方法を以下に説明する。なお、以下の説明において、「培養物」は培養液に限らず、固体、半固体等を含む。   A method for culturing the bacteria in this method will be described below. In the following description, “culture” is not limited to a culture solution, but includes a solid, a semi-solid, and the like.

本方法において培養に用いるアスタキサンチン生産用培地は、ビオチンが添加された培地であって、且つ、アスタキサンチン産生細菌が生育し、アスタキサンチンを生産するものであるならば何れでもよいが、炭素源、窒素源、無機塩類及び必要に応じてビタミン類等を含有する培地が好ましく用いられる。すなわち、本方法においてビオチンは、アスタキサンチン産生細菌が生育し、アスタキサンチンを産生し得る培地に添加される。   The astaxanthin-producing medium used for cultivation in the present method may be any medium as long as it is a medium to which biotin is added and astaxanthin-producing bacteria grow and produce astaxanthin. A medium containing inorganic salts and, if necessary, vitamins is preferably used. That is, in this method, biotin is added to a medium in which astaxanthin-producing bacteria grow and can produce astaxanthin.

炭素源としては、例えば、グルコース、シュークロース、ラクトース、フルクトース、トレハロース、マンノース、マンニトール及びマルトース等の糖類、酢酸、フマル酸、クエン酸、プロピオン酸、リンゴ酸、マロン酸及びピルビン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、イソブタノール及びグリセノール等のアルコール類、大豆油、ヌカ油、オリーブ油、トウモロコシ油、ゴマ油及びアマニ油等の油脂類等が挙げられ、中でも好ましくはグルコース又はシュークロースが用いられる。これらの炭素源の中で、1種又は2種以上を用いることができる。培養前の培地(始発培地)に添加する炭素源の量は、炭素源の種類により異なり適宜調整すれば足りるが、通常、培地1L当たり1〜100g、好ましくは2〜50gである。また、炭素源は始発培地に添加するだけでなく、培養途中に逐次的又は連続的に追加供給することも好ましく行われる。   Examples of the carbon source include sugars such as glucose, sucrose, lactose, fructose, trehalose, mannose, mannitol and maltose, and organic acids such as acetic acid, fumaric acid, citric acid, propionic acid, malic acid, malonic acid and pyruvic acid. , Alcohols such as ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, isobutanol and glycenol, and fats and oils such as soybean oil, nuka oil, olive oil, corn oil, sesame oil and linseed oil, among which glucose or Sucrose is used. Among these carbon sources, one or more kinds can be used. The amount of the carbon source added to the medium before culture (starting medium) varies depending on the type of the carbon source and may be adjusted as appropriate, but is usually 1 to 100 g, preferably 2 to 50 g, per liter of the medium. In addition, the carbon source is preferably added not only to the starting medium, but also to be added sequentially or continuously during the culture.

無機窒素源としては、例えば硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩類、硝酸カリウム等の硝酸塩類、アンモニア及び尿素等が挙げられ、これらの中で、1種又は2種以上が用いられる。添加量は、窒素源の種類により異なり適宜調整すれば足りるが、通常、培地1Lに対し0.1g〜20g、好ましくは0.2〜10gである。   Examples of the inorganic nitrogen source include ammonium salts such as ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium phosphate, nitrates such as potassium nitrate, ammonia, urea, and the like. Among these, one or more kinds are used. . The addition amount varies depending on the type of nitrogen source and may be adjusted as appropriate, but is usually 0.1 to 20 g, preferably 0.2 to 10 g, with respect to 1 L of the medium.

有機窒素源としては、例えば、コーンスティープリカー(ろ過処理物を含む)、ファーマメディア、大豆粕、大豆粉、ピーナッツミール、グルタミン酸ナトリウム、ディスティラーズソルブル及び乾燥酵母等が挙げられ、これらの中で、1種又は2種以上が用いられる。添加濃度は窒素源の種類により異なり適宜調整すれば足りるが、通常、培地において0〜80g/L、好ましくは0〜30g/Lである。   Examples of the organic nitrogen source include corn steep liquor (including filtered products), pharma media, soybean meal, soybean meal, peanut meal, sodium glutamate, distilers solver, and dry yeast. 1 type or 2 types or more are used. The addition concentration varies depending on the type of nitrogen source and may be adjusted as appropriate, but is usually 0 to 80 g / L, preferably 0 to 30 g / L in the medium.

無機窒素源及び有機窒素源は、通常始発培地に添加するが、逐次的又は連続的に追加供給することも好ましく行われる。   The inorganic nitrogen source and the organic nitrogen source are usually added to the starting medium, but it is also preferable to add them sequentially or continuously.

無機塩類としては、例えば、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二ナトリウム等のリン酸塩類、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等のマグネシウム塩類、硫酸鉄、塩化鉄等の鉄塩類、塩化カルシウム、炭酸カルシウム等のカルシウム塩類、炭酸ナトリウム、塩化ナトリウム等のナトリウム塩類、硫酸マンガン等のマンガン塩類、塩化コバルト等のコバルト塩類、硫酸銅等の銅塩類、硫酸亜鉛等の亜鉛塩類、モリブデン酸ナトリウム等のモリブデン塩類、硫酸ニッケル等のニッケル塩類、セレン酸ナトリウム等のセレン塩類、ホウ酸及びヨウ化カリウム等が挙げられ、これらの中で、1種又は2種以上が用いられる。添加量は無機塩の種類により異なり適宜調整すれば足りるが、通常、培地1Lに対し0.0001〜15gである。リン酸塩類、マグネシウム塩類、カルシウム塩類、ナトリウム塩類及び鉄塩類では、培地における濃度は、0.02〜15g/Lが好ましく、マンガン塩類、コバルト塩類、銅塩類、亜鉛塩類、モリブデン塩類、ニッケル塩類、セレン塩類、ホウ酸、ヨウ化カリウム等を加える場合には、0.1〜15mg/Lが好ましい濃度である。無機塩類は通常始発培地に添加するが、逐次的又は連続的に追加供給してもよい。   Examples of inorganic salts include phosphates such as potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate, magnesium salts such as magnesium sulfate and magnesium chloride, iron salts such as iron sulfate and iron chloride, Calcium salts such as calcium chloride and calcium carbonate, sodium salts such as sodium carbonate and sodium chloride, manganese salts such as manganese sulfate, cobalt salts such as cobalt chloride, copper salts such as copper sulfate, zinc salts such as zinc sulfate, molybdic acid Molybdenum salts such as sodium, nickel salts such as nickel sulfate, selenium salts such as sodium selenate, boric acid and potassium iodide, and the like. Among these, one or more are used. The addition amount varies depending on the type of inorganic salt and may be adjusted as appropriate, but is usually 0.0001 to 15 g with respect to 1 L of the medium. For phosphates, magnesium salts, calcium salts, sodium salts and iron salts, the concentration in the medium is preferably 0.02 to 15 g / L. Manganese salts, cobalt salts, copper salts, zinc salts, molybdenum salts, nickel salts, selenium salts When boric acid, potassium iodide or the like is added, 0.1 to 15 mg / L is a preferable concentration. Inorganic salts are usually added to the starting medium, but may be additionally supplied sequentially or continuously.

ビオチン以外のビタミン類としては、例えば、シアノコバラミン、リボフラビン、パントテン酸、ピリドキシン、チアミン、アスコルビン酸、葉酸、ナイアシン、p-アミノ安息香酸、イノシトール、コリン等を用いることができる。添加割合はビタミン類の種類により異なり適宜調整すれば足りるが、通常、培地1Lに対し0.001〜1000mgであり、好ましくは0.01〜100mgである。ビタミン類は通常始発培地に添加するが、逐次的又は連続的に追加供給してもよい。   As vitamins other than biotin, for example, cyanocobalamin, riboflavin, pantothenic acid, pyridoxine, thiamine, ascorbic acid, folic acid, niacin, p-aminobenzoic acid, inositol, choline and the like can be used. The addition ratio varies depending on the type of vitamins and may be adjusted as appropriate, but is usually 0.001 to 1000 mg, preferably 0.01 to 100 mg, per 1 L of the medium. Vitamins are usually added to the starting medium, but may be added sequentially or continuously.

本方法の特徴は、ビオチンを添加した培地中でアスタキサンチン産生細菌を培養することである。ビオチン添加培地でアスタキサンチン産生細菌を培養することにより、カンタキサンチン濃度を低く抑えながらアスタキサンチンを高濃度に製造することができる。   The feature of this method is that astaxanthin-producing bacteria are cultured in a medium supplemented with biotin. By culturing astaxanthin-producing bacteria in a biotin-added medium, astaxanthin can be produced at a high concentration while keeping the canthaxanthin concentration low.

本方法で用いるビオチンは、DL-体でもD-体でも良いが、好ましくはD-体が用いられる。ビオチンは通常始発培地に添加するが、培養途中に間欠的又は連続的に添加してもよく、また、始発培地に添加した上でさらに培養途中に間欠的あるいは連続的に追加添加してもよい。ビオチンは主培地と混合して殺菌してもよいが、別に殺菌して添加してもよい。ビオチンの殺菌方法は特に限定されず、加熱殺菌でもろ過滅菌でもよい。   The biotin used in this method may be DL-form or D-form, but preferably D-form is used. Biotin is usually added to the starting medium, but may be added intermittently or continuously during the culture, or may be added intermittently or continuously during the culture after addition to the starting medium. . Biotin may be sterilized by mixing with the main medium, or may be added after sterilizing separately. The biotin sterilization method is not particularly limited, and may be heat sterilization or filter sterilization.

添加するビオチンの培地当たりの濃度は、特に下限はないが、好ましくは0.001mg/L以上、より好ましくは0.005mg/L以上、さらに好ましくは0.01mg/L以上、特に好ましくは0.02mg/L以上である。また、ビオチンの添加濃度は、特に上限はないが、好ましくは50mg/L以下、より好ましくは20mg/L以下、さらに好ましくは10mg/L以下、特に好ましくは5mg/L以下、最も好ましくは2mg/L以下である。   The concentration of biotin to be added per medium is not particularly limited, but is preferably 0.001 mg / L or more, more preferably 0.005 mg / L or more, further preferably 0.01 mg / L or more, particularly preferably 0.02 mg / L or more. It is. The biotin addition concentration is not particularly limited, but is preferably 50 mg / L or less, more preferably 20 mg / L or less, further preferably 10 mg / L or less, particularly preferably 5 mg / L or less, and most preferably 2 mg / L. L or less.

本方法において、培養物の発泡を抑えるために消泡剤が好ましく用いられる。消泡剤の種類は泡の発生を抑制するか又は発生した泡を消す作用があり、且つ生産菌に対する阻害作用の少ないものであれば何れでもよい。例えば、アルコール系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、エステル系消泡剤、脂肪酸系消泡剤、シリコン系消泡剤、スルフォン酸系消泡剤等を例示することができる。消泡剤の添加量は、消泡剤の種類により異なり適宜調整すれば足りるが、通常、培地1Lに対し0.01g〜10gである。   In this method, an antifoaming agent is preferably used in order to suppress foaming of the culture. Any type of antifoaming agent may be used as long as it suppresses the generation of bubbles or has the effect of eliminating the generated bubbles and has little inhibitory effect on the produced bacteria. Examples thereof include alcohol-based antifoaming agents, polyether-based antifoaming agents, ester-based antifoaming agents, fatty acid-based antifoaming agents, silicon-based antifoaming agents, and sulfonic acid-based antifoaming agents. The addition amount of the antifoaming agent varies depending on the type of the antifoaming agent and may be adjusted as appropriate, but is usually 0.01 g to 10 g with respect to 1 L of the medium.

消泡剤は通常殺菌前の始発培地に添加する。さらに、消泡剤を培養途中に連続的又は間欠的に追加添加してもよい。培養途中に消泡剤を添加する方法としては、例えばセンサーで泡を感知して自動添加する方法、プログラムタイマーで一定時間ごとに添加する方法、生育速度に連動するようにフィード用炭素源、窒素源又はpH調整剤等と混合して添加する方法等が挙げられる。始発培地に添加する消泡剤と培養途中に培養物に添加する消泡剤とは同種でもよいが、作用に合わせて異なる種類を用いることもできる。   Antifoam is usually added to the starting medium before sterilization. Furthermore, you may add an antifoamer continuously or intermittently during culture | cultivation. As a method of adding an antifoaming agent during the culture, for example, a method of automatically adding bubbles by sensing with a sensor, a method of adding by a program timer at regular intervals, a carbon source for feed, nitrogen to be linked to the growth rate Examples thereof include a method of adding a mixture with a source or a pH adjuster. The antifoaming agent added to the starting medium and the antifoaming agent added to the culture during the culture may be the same, but different types can be used according to the action.

本方法において、培養開始時の培地のpHは2〜12、好ましくは6〜9、より好ましくは6.5〜8.0に調整する。培養中も上記範囲のpHを維持することが好ましい。pHを維持する方法として、発酵槽内に設置したpH電極で培養液のpHをオンラインで測定し、アルカリを自動供給する方法が好ましい。pH調整剤としては、例えば水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、アンモニア水、アンモニアガス、硫酸水溶液又はこれらの混合物が挙げられる。   In this method, the pH of the medium at the start of the culture is adjusted to 2-12, preferably 6-9, more preferably 6.5-8.0. It is preferable to maintain the pH in the above range during the culture. As a method for maintaining the pH, a method in which the pH of the culture solution is measured online with a pH electrode installed in the fermenter and alkali is automatically supplied is preferable. Examples of the pH adjuster include an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, an aqueous sodium carbonate solution, ammonia water, ammonia gas, an aqueous sulfuric acid solution, or a mixture thereof.

本方法において、培地は殺菌処理した後、細菌の培養に用いられる。殺菌処理は、当業者であれば、適宜行うことができる。例えば、適切な容器中の培地をオートクレーブで加熱滅菌すればよい。あるいは、滅菌フィルターによりろ過滅菌すればよい。あるいは、ジャケット加熱とスチーム吹き込みにより滅菌すればよい。グルコース等の炭素源は他の培地成分と一緒に加熱殺菌すると褐変するので別に殺菌してもよい。ビタミン類や微量の金属類は主培地と一緒に加熱殺菌しても良いが、失活や沈殿化を防ぐために別に殺菌しても良い。   In this method, the medium is sterilized and then used for bacterial culture. A person skilled in the art can appropriately perform the sterilization treatment. For example, the medium in a suitable container may be heat sterilized with an autoclave. Or what is necessary is just to sterilize by filtration with a sterilization filter. Or what is necessary is just to sterilize by jacket heating and steam blowing. Carbon sources such as glucose turn brown when heat sterilized together with other medium components and may be sterilized separately. Vitamins and trace metals may be heat sterilized with the main medium, but may be sterilized separately to prevent inactivation and precipitation.

本方法において、アスタキサンチン産生細菌は、上記のように調製されたビオチン添加培地に植菌され、所定の条件で培養される。植菌は、試験管、フラスコあるいは発酵槽等を用いたシード培養により菌株を適宜増やし、得られた培養物をアスタキサンチン生産用ビオチン添加培地に加えることで行う。シード培養に用いる培地は、ビオチンを添加した培地でも、ビオチンを添加していない培地でも、アスタキサンチン産生細菌が良好に増殖する培地であれば特に限定されない。   In this method, astaxanthin-producing bacteria are inoculated into a biotin-added medium prepared as described above and cultured under predetermined conditions. Inoculation is performed by appropriately increasing the number of strains by seed culture using a test tube, flask, or fermenter, and adding the obtained culture to a biotin-added medium for producing astaxanthin. The medium used for seed culture is not particularly limited as long as it is a medium in which astaxanthin-producing bacteria grow well, whether it is a biotin-added medium or a biotin-free medium.

培養は、適切な培養容器において行われる。培養容器は培養容量により適宜選択することができ、例えば、試験管、フラスコ、発酵槽等を挙げることができる。   Culture is performed in a suitable culture vessel. The culture vessel can be appropriately selected depending on the culture volume, and examples thereof include a test tube, a flask, and a fermenter.

培養温度は、例えば15〜40℃、好ましくは20〜35℃、より好ましくは25℃〜32℃である。また、培養期間を通常1日〜20日間、好ましくは2〜12日間、より好ましくは3〜9日間、特に好ましくは4〜7日間とし、好気条件で培養を行う。   The culture temperature is, for example, 15 to 40 ° C, preferably 20 to 35 ° C, more preferably 25 ° C to 32 ° C. In addition, the culture period is usually 1 to 20 days, preferably 2 to 12 days, more preferably 3 to 9 days, particularly preferably 4 to 7 days, and culture is performed under aerobic conditions.

好気条件としては、例えば、振とう培養又は通気撹拌培養等が挙げられるが、酸素が不足すればアスタキサンチン産生細菌の生育やカロテノイド生産に悪影響があるので、溶存酸素濃度を溶存酸素電極で常にモニターすることが好ましく行われる。   Examples of aerobic conditions include shaking culture or aeration and agitation culture. However, if oxygen is deficient, the growth of astaxanthin-producing bacteria and carotenoid production are adversely affected, so the dissolved oxygen concentration is always monitored with a dissolved oxygen electrode. It is preferably done.

ところで、培養開始直後では微生物数が少ないので、溶存酸素濃度は飽和濃度に近い数値を示すが、当該微生物が生育を始め、酸素消費量が多くなると溶存酸素濃度は次第に低下していく。培養開始から溶存酸素濃度がある程度、例えば、0〜5ppm、好ましくは1〜4ppmまで低下するまでの期間を培養初期、その後からアスタキサンチン生産濃度が最高値に達するまでの期間を培養中期、アスタキサンチン生産濃度が最高値に達した後から培養終了までの期間を培養終期と定義することができる。   By the way, since the number of microorganisms is small immediately after the start of culturing, the dissolved oxygen concentration shows a value close to the saturation concentration, but the dissolved oxygen concentration gradually decreases as the microorganism begins to grow and the oxygen consumption increases. The period until the dissolved oxygen concentration decreases to some extent, for example, 0 to 5 ppm, preferably 1 to 4 ppm, from the beginning of the culture to the initial stage of the culture, and then the period until the astaxanthin production concentration reaches the maximum value. The period from when the maximum value is reached until the end of the culture can be defined as the end of the culture.

培養初期は、溶存酸素濃度をできるだけ早く制御領域に到達させるために、通気量、攪拌回転数、圧力を低めに設定してもよい。ただし、培養物の混合状態を良好に保つために最低限の攪拌回転数は必要であり、雑菌の混入を防ぐために最低限の加圧は必要である。   In the initial stage of the culture, the aeration amount, the number of rotations of stirring, and the pressure may be set low so that the dissolved oxygen concentration reaches the control region as soon as possible. However, in order to keep the mixed state of the culture well, a minimum number of rotations is necessary, and a minimum pressure is necessary to prevent contamination with germs.

培養中期は、微生物の酸素消費が最も活発な時期である。ここで通気攪拌が不足すれば溶存酸素濃度は零に達し、すなわち酸素が枯渇し、微生物の生育やカロテノイドの生産に悪影響を及ぼす。従って、培養中期においては酸素が枯渇しないように溶存酸素濃度を制御するのが好ましい。溶存酸素濃度の制御は、例えば、攪拌回転数、通気量、内圧、通気気体中の酸素濃度等を変化させることにより行うことができる。   The middle culture period is the period when the oxygen consumption of microorganisms is most active. Here, if aeration and stirring are insufficient, the dissolved oxygen concentration reaches zero, that is, oxygen is depleted, which adversely affects the growth of microorganisms and the production of carotenoids. Therefore, it is preferable to control the dissolved oxygen concentration so that oxygen is not depleted in the middle of the culture. The dissolved oxygen concentration can be controlled, for example, by changing the rotation speed of stirring, the amount of ventilation, the internal pressure, the oxygen concentration in the aerated gas, and the like.

本方法では、アスタキサンチン産生細菌の培養において、培養物中の溶存酸素濃度を高くするほどアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度が低くなる傾向があるので、培養中期における培養物中の溶存酸素濃度は好ましくは1ppm以上、より好ましくは1.5ppm以上、さらに好ましくは2ppm以上、特に好ましくは2.5ppm以上に制御する。培養中期における培養物中の溶存酸素濃度の制御範囲の上限は特に限定されないが、好ましくは8ppm以下、より好ましくは7ppm以下、さらに好ましくは6ppm以下、特に好ましくは5ppm以下である。   In this method, in the culture of astaxanthin-producing bacteria, the higher the dissolved oxygen concentration in the culture, the lower the production concentration of canthaxanthin relative to astaxanthin, so the dissolved oxygen concentration in the culture in the middle of the culture is preferably It is controlled to 1 ppm or more, more preferably 1.5 ppm or more, further preferably 2 ppm or more, particularly preferably 2.5 ppm or more. The upper limit of the control range of the dissolved oxygen concentration in the culture in the middle of the culture is not particularly limited, but is preferably 8 ppm or less, more preferably 7 ppm or less, even more preferably 6 ppm or less, and particularly preferably 5 ppm or less.

培養中期における培養物中の溶存酸素濃度は一定に制御してもよいが、段階的あるいは連続的に高くすることも培養物におけるカンタキサンチン濃度を抑えつつ高いアスタキサンチン濃度を達成するために有効である。段階の回数は1段階以上であれば特に限定されず、例えば1時間に0.2ppmずつ20時間を要して高くする等半連続的あるいは連続的に高くしても良い。段階的あるいは連続的に培養物中の溶存酸素濃度を高くする前の溶存酸素濃度(すなわち、初期溶存酸素濃度)の下限は限定されないが、好ましくは1ppm以上、より好ましくは1.5ppm以上、さらに好ましくは2ppm以上であり、上限の限定はないが、好ましくは3.5ppm以下であり、より好ましくは3ppm以下、さらに好ましくは2.5ppm以下である。また、段階的又は連続的に培養物中の溶存酸素濃度を高くした後の溶存酸素濃度の下限は限定されないが、好ましくは2.5ppm以上、より好ましくは3ppm以上、さらに好ましくは3.5ppm以上である。また、上限については限定されないが、好ましくは8ppm以下であり、より好ましくは7ppm以下であり、さらに好ましくは6ppm以下、特に好ましくは5ppm以下である。   The dissolved oxygen concentration in the culture in the middle of the culture may be controlled to be constant, but increasing it stepwise or continuously is also effective for achieving a high astaxanthin concentration while suppressing the canthaxanthin concentration in the culture. . The number of steps is not particularly limited as long as it is 1 step or more, and may be increased semi-continuously or continuously, for example, by increasing 0.2 ppm per hour for 20 hours. The lower limit of the dissolved oxygen concentration (that is, the initial dissolved oxygen concentration) before increasing the dissolved oxygen concentration in the culture stepwise or continuously is not limited, but is preferably 1 ppm or more, more preferably 1.5 ppm or more, and still more preferably Is 2 ppm or more, and there is no upper limit, but it is preferably 3.5 ppm or less, more preferably 3 ppm or less, and even more preferably 2.5 ppm or less. In addition, the lower limit of the dissolved oxygen concentration after increasing the dissolved oxygen concentration in the culture stepwise or continuously is not limited, but is preferably 2.5 ppm or more, more preferably 3 ppm or more, and even more preferably 3.5 ppm or more. . The upper limit is not limited, but is preferably 8 ppm or less, more preferably 7 ppm or less, still more preferably 6 ppm or less, and particularly preferably 5 ppm or less.

培養中期において培養物中の溶存酸素濃度を段階的あるいは連続的に高くし始めるタイミングは特に限定されないが、好ましくは培養中期に入ったときから、0時間〜60時間、より好ましくは2時間〜50時間、さらに好ましくは4時間〜40時間、特に好ましくは6時間〜30時間である。培養物中の溶存酸素濃度を段階的あるいは連続的に高くし始めてから最も高い溶存酸素濃度に到達させるまでの時間は限定されない。1段階のシフトであれば1時間以内に最高の溶存酸素濃度に達してよい。2段階以上の半連続的又は連続的な増加の場合は、培養物中の溶存酸素濃度を高くし始めたときから最高濃度に達するまでの時間は限定されないが、好ましくは2時間〜120時間であり、より好ましくは4時間〜100時間、さらに好ましくは6時間〜90時間、特に好ましくは8時間〜80時間、最も好ましくは10時間〜70時間である。   There is no particular limitation on the timing at which the dissolved oxygen concentration in the culture starts to increase stepwise or continuously in the middle of the culture, but it is preferably 0 to 60 hours, more preferably 2 to 50 hours from the beginning of the middle culture. The time is more preferably 4 hours to 40 hours, particularly preferably 6 hours to 30 hours. The time from when the dissolved oxygen concentration in the culture starts to increase stepwise or continuously until the highest dissolved oxygen concentration is reached is not limited. A one-step shift may reach the highest dissolved oxygen concentration within an hour. In the case of a semi-continuous or continuous increase of two or more stages, the time from the start of increasing the dissolved oxygen concentration in the culture to the maximum concentration is not limited, but preferably 2 hours to 120 hours. More preferably 4 hours to 100 hours, still more preferably 6 hours to 90 hours, particularly preferably 8 hours to 80 hours, and most preferably 10 hours to 70 hours.

また、培養中期においては培養物を随時サンプリングし、カロテノイド組成を分析しながら、アスタキサンチン濃度に対するカンタキサンチン濃度の比率が希望の数値になるように培養物中の溶存酸素濃度を培養中に高くしたり、低くしたりすることも好ましく行うことができる。すなわち、カンタキサンチン/アスタキサンチン比率が希望より高い場合には培養物中の溶存酸素濃度の制御設定値を高くし、一方、カンタキサンチン/アスタキサンチン比率が低い場合には培養物中の溶存酸素濃度を低くすることが有効である。   In addition, during the middle of the culture, the culture is sampled as needed, and while analyzing the carotenoid composition, the dissolved oxygen concentration in the culture is increased during the culture so that the ratio of the canthaxanthin concentration to the astaxanthin concentration becomes the desired value. The lowering can also be preferably performed. That is, when the canthaxanthin / astaxanthin ratio is higher than desired, the control setting value of the dissolved oxygen concentration in the culture is increased. On the other hand, when the canthaxanthin / astaxanthin ratio is low, the dissolved oxygen concentration in the culture is decreased. It is effective to do.

培養終期においては、微生物の酸素消費活性が低下し、菌体増加やカロテノイドの生産が停止するので、培養物中の溶存酸素濃度の制御は培養中期ほど厳密に行う必要はないが、培養中期における後期と同様の溶存酸素濃度制御を継続してもよいし、一定攪拌、一定通気量で培養してもよい。   At the end of the culture, the oxygen consumption activity of microorganisms decreases, and the production of bacterial cells and the production of carotenoids stop, so it is not necessary to control the dissolved oxygen concentration in the culture as strictly as in the middle of the culture, The dissolved oxygen concentration control similar to the latter period may be continued, or the culture may be performed with constant stirring and constant aeration.

上記方法により培養し、培養終了後に最終的に得られる培養物中のアスタキサンチン濃度に対するカンタキサンチン濃度の比率は、好ましくは25質量%以下であり、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下、さらにもっと好ましくは8質量%以下、特に好ましくは6質量%以下、最も好ましくは4質量%以下である。また、培養終了後の培養物中のアスタキサンチン濃度に対するカンタキサンチン濃度の比率は、特に下限はないが、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1.0質量%以上である。培養終了後の培養物中のアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの比率が25質量%以下である培養物は飼料添加用として好適に利用することができ、また8質量%以下である培養物は食品用として好適に利用することができる。   The ratio of the canthaxanthin concentration to the astaxanthin concentration in the culture finally obtained after completion of the culture after culturing by the above method is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 15% by mass. % Or less, even more preferably 8% by weight or less, particularly preferably 6% by weight or less, and most preferably 4% by weight or less. Further, the ratio of the canthaxanthin concentration to the astaxanthin concentration in the culture after completion of the culture is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more. A culture in which the ratio of canthaxanthin to astaxanthin in the culture after completion of the culture is 25% by mass or less can be suitably used for feed addition, and a culture having 8% by mass or less is suitable for foods. Can be used.

アスタキサンチンとカンタキサンチンを同時に生産する細菌は、副産物としてアドニキサンチンを同時に生産する。上記方法により培養して得られる培養終了後の培養物中のアドニキサンチン濃度のアスタキサンチン濃度に対する比率は好ましくは100質量%以下であり、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下、さらにもっと好ましくは30質量%以下、特に好ましくは25質量%以下、最も好ましくは20質量%以下である。また、培養終了後の培養物中のアドニキサンチン濃度のアスタキサンチン濃度に対する比率は、特に下限はないが、好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上である。   Bacteria that produce astaxanthin and canthaxanthin simultaneously produce adonixanthin as a by-product. The ratio of the adonixanthin concentration in the culture obtained after culturing by the above method to the astaxanthin concentration is preferably 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and still more preferably 80% by mass or less. Even more preferably, it is 30% by mass or less, particularly preferably 25% by mass or less, and most preferably 20% by mass or less. Further, the ratio of the adonixanthin concentration to the astaxanthin concentration in the culture after the culture is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more.

本方法で用いられる細菌は、培養液中にグルコン酸を生成する。グルコン酸を生成すれば、その分、培地炭素源を無駄に消費することになり、また、著量のグルコン酸を蓄積すれば、生育やカロテノイド生産を阻害することになる。従って、グルコン酸の生成をできるだけ少なくすることがカロテノイドの生産には有効である。本方法では、培地にビオチンを添加することによりグルコン酸の生成量を減少させることができる。最終的に得られる培養終了後の培養物中のグルコン酸濃度は、好ましくは30g/L以下であり、より好ましくは20g/L以下、さらに好ましくは10g/L以下であり、特に好ましくは5g/L以下であり、下限は0g/Lである。   The bacterium used in this method produces gluconic acid in the culture medium. If gluconic acid is produced, the medium carbon source will be consumed correspondingly, and if a significant amount of gluconic acid is accumulated, growth and carotenoid production will be inhibited. Therefore, reducing the production of gluconic acid as much as possible is effective for the production of carotenoids. In this method, the amount of gluconic acid produced can be reduced by adding biotin to the medium. The gluconic acid concentration in the finally obtained culture after completion of the culture is preferably 30 g / L or less, more preferably 20 g / L or less, still more preferably 10 g / L or less, and particularly preferably 5 g / L. L or less, and the lower limit is 0 g / L.

本方法では、培地にビオチンを添加するとPHB(ポリ-β-ヒロドキシ酪酸)の生成を抑制することができる。最終的に得られる培養終了後の培養物中の乾燥細胞当たりのPHB含量は、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下であり、下限は0質量%である。特に、培養終了後の培養物中の乾燥細胞当たりのPHB含量が30質量%以下である培養物は、飼料添加用として好適に利用することができる。   In this method, the addition of biotin to the medium can suppress the production of PHB (poly-β-hydroxybutyric acid). The PHB content per dry cell in the finally obtained culture after completion of the culture is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less, particularly preferably 5%. The lower limit is 0% by mass. In particular, a culture having a PHB content per dry cell of 30% by mass or less in the culture after completion of the culture can be suitably used for feed addition.

本方法において、アスタキサンチン産生細菌を培養して得られる培養物中のカロテノイド、又は培養物から採取されたカロテノイドの定量は、例えば、高速液体クロマトグラフィーにより行うことができる。   In this method, the carotenoid in the culture obtained by culturing astaxanthin-producing bacteria or the carotenoid collected from the culture can be quantified, for example, by high performance liquid chromatography.

上記のようにアスタキサンチン産生細菌を培養し、得られる培養物は、カロテノイドとしてそのまま使用してもよく、あるいは、培養液等の培養物から例えば培養上清、菌体濃縮物(菌体濃縮液)、湿菌体、乾燥菌体、菌体溶解物等を調製して、これら調製物を使用してもよい。さらには、これら培養物又は調製物からカロテノイドを抽出、精製等により採取することができる。   Astaxanthin-producing bacteria are cultured as described above, and the resulting culture may be used as it is as a carotenoid, or from a culture such as a culture solution, for example, a culture supernatant, a cell concentrate (cell concentrate) Alternatively, wet cells, dry cells, cell lysates, etc. may be prepared and these preparations may be used. Furthermore, carotenoids can be collected from these cultures or preparations by extraction, purification, or the like.

培養上清は、培養物を遠心処理又はろ過処理することで、培養物から菌体を除いて調製すればよい。菌体濃縮物(菌体濃縮液)は、培養物を遠心分離、膜ろ過濃縮又はデカンテーションすることにより得ることができる。湿菌体は、培養物を遠心又はろ過することにより得ることができる。乾燥菌体は、培養物、湿菌体又は菌体濃縮物(菌体濃縮液)を一般的な乾燥方法によって乾燥させることにより得ることができる。このようにして得られたカロテノイド含有乾燥菌体をそのまま飼料添加物として用いることができる。   The culture supernatant may be prepared by removing cells from the culture by centrifuging or filtering the culture. A bacterial cell concentrate (bacterial cell concentrate) can be obtained by centrifuging, centrifuging, or decanting the culture. Wet cells can be obtained by centrifuging or filtering the culture. The dried cells can be obtained by drying the culture, wet cells or cell concentrate (cell concentrate) by a general drying method. The carotenoid-containing dry cells thus obtained can be used as a feed additive as they are.

本方法において、カロテノイドを上記培養物又は調製物から採取する方法は、特に限定されず、カロテノイドが安定に効率よく回収されるいずれの方法でもよい。これらの方法は、当業者であれば公知の抽出や精製技術から適宜選択して行うことができる。   In this method, the method for collecting carotenoid from the culture or preparation is not particularly limited, and any method in which carotenoid is stably and efficiently recovered may be used. Those skilled in the art can perform these methods by appropriately selecting from known extraction and purification techniques.

また、抽出を行う前に、培養物又は調製物を、アルカリ試薬や界面活性剤等を用いた化学的処理、溶菌酵素、脂質分解酵素及びタンパク分解酵素等を用いた生化学処理、又は超音波若しくは粉砕等の物理的処理の中で、1つ又は2つ以上の処理に供してもよい。   Prior to extraction, the culture or preparation may be subjected to chemical treatment using an alkaline reagent or surfactant, biochemical treatment using a lytic enzyme, lipolytic enzyme, proteolytic enzyme, or the like, or ultrasound. Or you may use for one process or two or more processes in physical processes, such as a grinding | pulverization.

例えば、カロテノイドを培養物又は調製物から抽出する場合、抽出及び洗浄に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール類、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジクロロメタン、クロロフォルム、ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシド等が挙げられる。   For example, when carotenoids are extracted from a culture or preparation, the solvent used for extraction and washing is not particularly limited, but for example, lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, acetone, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, Examples include dichloromethane, chloroform, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and the like.

抽出操作中のカロテノイドの酸化を極力防止したい場合には、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で処理を行えばよい。また、医薬品や食品で用いられている酸化防止剤を選択して、適宜抽出溶媒に加えてもよい。あるいは、これらの処理を組み合わせてもよい。   In order to prevent carotenoid oxidation during the extraction operation as much as possible, the treatment may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas. Moreover, you may select the antioxidant used with a pharmaceutical and a foodstuff, and may add to an extraction solvent suitably. Alternatively, these processes may be combined.

また、光によるカロテノイドの分解を極力防止するために、光を当てない条件下で抽出を行ってもよい。   In order to prevent carotenoids from being decomposed by light as much as possible, extraction may be performed under conditions where no light is applied.

このように得られた抽出物をカロテノイドとしてそのまま用いることが可能であり、さらに精製して使用することもできる。   The extract thus obtained can be used as it is as a carotenoid, and can also be used after further purification.

抽出操作後の抽出液等の抽出物から細菌等を分離する方法としては、特に限定されないが、例えば膜濾過、遠心分離、デカンテーション等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a method of isolate | separating bacteria etc. from extracts, such as an extract liquid after extraction operation, For example, membrane filtration, centrifugation, a decantation etc. are mentioned.

抽出物からカロテノイド沈殿物を得る方法としては、一般的には加熱及び/又は減圧濃縮や晶析が挙げられる。この他、低温におけるカロテノイド色素の析出、酸・アルカリ薬剤や各種塩類による析出によってカロテノイド色素を濃縮せずに分離してもよい。工業的に用いる場合には、晶析することが望ましい。   As a method for obtaining a carotenoid precipitate from an extract, heating and / or vacuum concentration and crystallization are generally used. In addition, the carotenoid pigment may be separated without being concentrated by precipitation of the carotenoid pigment at a low temperature or by precipitation with an acid / alkali agent or various salts. In industrial use, it is desirable to crystallize.

得られたカロテノイド沈殿物は、洗浄のため必要に応じて少量の低級アルコール類等の溶媒を用いて懸濁攪拌させてもよい。   The obtained carotenoid precipitate may be suspended and stirred using a small amount of a solvent such as a lower alcohol as necessary for washing.

洗浄の手法は特に限定されないが、例えば、懸濁攪拌後に濾取する方法又は沈殿物の上から通液する方法等が実用的に好ましい方法として挙げられる。   Although the method of washing is not particularly limited, for example, a method of filtering after suspension and stirring, a method of passing liquid from above the precipitate, and the like are practically preferable methods.

上記のように得られる培養物、調製物、抽出物又は精製物は、カロテノイドとしてそれぞれ単独で用いることもできるし、あるいはこれらを任意の割合で混合して用いることもできる。   The cultures, preparations, extracts, or purified products obtained as described above can be used alone as carotenoids, or these can be mixed and used at an arbitrary ratio.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, the scope of the present invention is not limited to a following example.

なお、実施例におけるカロテノイド類の定量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて以下のように行った。   In addition, quantification of carotenoids in the examples was performed as follows using high performance liquid chromatography (HPLC).

カラムはInertsil SIL-100A, 5μm(φ4.6×250mm)(GLサイエンス製)を2本連結して使用した。溶出は、移動相であるn-ヘキサン/テトラヒドロフラン/メタノール混合液(40:20:1)を室温付近一定の温度にて毎分1.0mL流すことで行った。測定においては、サンプルをテトラヒドロフランで溶解し、移動相にて100倍希釈した液20μLを注入量とし、カラム溶離液の検出は波長470nmで行った。また、定量のための標準品としては、シグマ社製アスタキサンチン(Cat.No.A9335)を用いた。標準液のアスタキサンチン濃度の設定は、標準液の477nmの吸光度(A)及び上記条件でHPLC分析を行ったときのアスタキサンチンピークの面積百分率%(B)を測定した後に、以下の式を用いて行った。   As the column, two Inertsil SIL-100A, 5 μm (φ4.6 × 250 mm) (manufactured by GL Science) were connected and used. Elution was performed by flowing 1.0 mL / min of a mobile phase n-hexane / tetrahydrofuran / methanol mixture (40: 20: 1) at a constant temperature near room temperature. In the measurement, the sample was dissolved in tetrahydrofuran and 20 μL of a 100-fold diluted solution in the mobile phase was used as the injection amount, and the column eluent was detected at a wavelength of 470 nm. As a standard for quantification, Sigma Astaxanthin (Cat. No. A9335) was used. The astaxanthin concentration of the standard solution was set using the following formula after measuring the absorbance at 477 nm of the standard solution (A) and the area percentage% (B) of the astaxanthin peak when HPLC analysis was performed under the above conditions. It was.

アスタキサンチンの濃度(mg/L)=A÷2150×B×100   Astaxanthin concentration (mg / L) = A ÷ 2150 × B × 100

〔実施例1〕
以下の組成の培地(シュークロース30g/L、コーンスティープリカー30g/L、リン酸二水素カリウム1.5g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物3.8g/L、塩化カルシウム2水和物5.0g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.7g/L、硫酸鉄7水和物0.3g/L、pH7.2)100mlを、500ml容量の綿栓付き三角フラスコに入れ、121℃で15分間オートクレーブ殺菌し、シード用フラスコ培地を7本調製した。
[Example 1]
Medium of the following composition (sucrose 30 g / L, corn steep liquor 30 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 3.8 g / L, calcium chloride dihydrate 5.0 g / L, Magnesium sulfate heptahydrate 0.7 g / L, Iron sulfate heptahydrate 0.3 g / L, pH 7.2) 100 ml is placed in a 500 ml Erlenmeyer flask with a cotton stopper and autoclaved at 121 ° C for 15 minutes. Sterilized to prepare 7 seed flask media.

次に、以下の組成の培地(グルコース20g/L、コーンスティープリカー30g/L、硫酸アンモニウム0.5g/L、リン酸二水素カリウム2.25g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物5.7g/L、塩化カルシウム2水和物0.1g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.5g/L、硫酸鉄7水和物5g/L、アルコール系消泡剤0.5g/L)2.0Lを5L容量の発酵槽に入れ、これを7基準備した。当該発酵槽にD-ビオチンをそれぞれ0、0.001、0.01、0.1、1.0、10及び50mg/Lになるように添加し、121℃で30分間オートクレーブ殺菌した。   Next, a medium with the following composition (glucose 20 g / L, corn steep liquor 30 g / L, ammonium sulfate 0.5 g / L, potassium dihydrogen phosphate 2.25 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 5.7 g / L , Calcium chloride dihydrate 0.1g / L, magnesium sulfate heptahydrate 0.5g / L, iron sulfate heptahydrate 5g / L, alcohol antifoam 0.5g / L) 2.0L 5L fermentation Seven tanks were prepared in a tank. D-biotin was added to the fermenter to 0, 0.001, 0.01, 0.1, 1.0, 10 and 50 mg / L, respectively, and autoclaved at 121 ° C. for 30 minutes.

Paracoccus carotinifaciens E-396株(FERM BP-4283)を、上記シード用フラスコ培地に一白金耳植菌し、28℃で2日間、100rpmで回転振とう培養を行った後、その培養液80mLを各上記発酵槽に植菌した。28℃、通気量1vvmの好気培養を120時間行った。培養中のpHが7.2を維持するように15%アンモニア水で連続的にpHを制御した。グルコースは枯渇しないように培養1日目、2日目、3日目及び4日目にそれぞれ30gずつ添加した。また、最低攪拌回転数を200rpmとし、培養中期における培養液中の溶存酸素濃度が2ppmを維持するように攪拌回転数を変化させた。気泡センサーで発泡を感知することによりアルコール系消泡剤を自動添加して発泡を抑えた。   Paracoccus carotinifaciens E-396 strain (FERM BP-4283) was inoculated into the above seed flask medium with one platinum ear, and cultured at 28 ° C for 2 days at 100 rpm. Inoculated into the fermentor. Aerobic culture at 28 ° C. and aeration volume of 1 vvm was performed for 120 hours. The pH was continuously controlled with 15% aqueous ammonia so that the pH was maintained at 7.2 during the culture. Glucose was added in an amount of 30 g on the first day, the second day, the third day, and the fourth day so as not to be depleted. In addition, the minimum stirring speed was set to 200 rpm, and the stirring speed was changed so that the dissolved oxygen concentration in the culture medium in the middle of the culture was maintained at 2 ppm. By detecting foaming with a bubble sensor, an alcohol-based antifoaming agent was automatically added to suppress foaming.

培養終了時の培養液のカロテノイド濃度、グルコン酸濃度及び乾燥細胞当たりのPHB含量を測定したところ、結果は表1に示す通りであった。ビオチンを0.001〜50mg/L添加した実験区では、ビオチンを添加していない区に比較してアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの比率が低いことが分かった。   When the carotenoid concentration, gluconic acid concentration, and PHB content per dry cell in the culture solution at the end of the culture were measured, the results were as shown in Table 1. It was found that the ratio of canthaxanthin to astaxanthin was lower in the experimental group to which biotin was added at 0.001 to 50 mg / L compared to the group to which biotin was not added.

Figure 0005762691
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〔実施例2〕
以下の組成の培地(シュークロース30g/L、コーンスティープリカー30g/L、リン酸二水素カリウム1.5g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物3.8g/L、塩化カルシウム2水和物5.0g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.7g/L、硫酸鉄7水和物0.3g/L、pH7.2)100mlを、500ml容量の綿栓付き三角フラスコに入れ、121℃で20分間オートクレーブ殺菌し、シード用フラスコ培地を8本調製した。
[Example 2]
Medium of the following composition (sucrose 30 g / L, corn steep liquor 30 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 3.8 g / L, calcium chloride dihydrate 5.0 g / L, Magnesium sulfate heptahydrate 0.7 g / L, Iron sulfate heptahydrate 0.3 g / L, pH 7.2) 100 ml is placed in a 500 ml Erlenmeyer flask with a cotton stopper and autoclaved at 121 ° C for 20 minutes. Sterilized to prepare 8 seed flask media.

次に、以下の組成の培地(シュークロース40g/L、コーンスティープリカー30g/L、硫酸アンモニウム0.5g/L、リン酸二水素カリウム2.25g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物5.7g/L、塩化カルシウム2水和物0.1g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.5g/L、硫酸鉄7水和物5g/L、アルコール系消泡剤0.5g/L)2.0Lを5L容量の発酵槽に入れ、これを8基準備した。当該発酵槽にD-ビオチンをそれぞれ0.1mg/Lになるように添加し、121℃で30分間オートクレーブ殺菌した。   Next, a medium having the following composition (sucrose 40 g / L, corn steep liquor 30 g / L, ammonium sulfate 0.5 g / L, potassium dihydrogen phosphate 2.25 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 5.7 g / L L, calcium chloride dihydrate 0.1 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 0.5 g / L, iron sulfate heptahydrate 5 g / L, alcohol-based antifoaming agent 0.5 g / L) Eight of these were prepared in a fermenter. D-biotin was added to the fermenter so that each concentration was 0.1 mg / L, and autoclaved at 121 ° C. for 30 minutes.

Paracoccus carotinifaciens E-396株(FERM BP-4283)を、上記シード用フラスコ培地に一白金耳植菌し、28℃で2日間、100rpmで回転振とう培養を行った後、その培養液80mLを各上記発酵槽に植菌した。28℃、通気量1vvmの好気培養を120時間行った。培養中のpHが7.2を維持するように15%アンモニア水で連続的にpHを制御した。シュークロースは枯渇しないように培養1日目、2日目、3日目及び4日目にそれぞれ30gずつ添加した。また、最低攪拌回転数を200rpmとし、培養中期における培養液中の溶存酸素濃度が0.5、1、2、3、4、5、6及び7ppmを維持するように攪拌回転数を変化させた。気泡センサーで発泡を感知することによりアルコール系消泡剤を自動添加して発泡を抑えた。   Paracoccus carotinifaciens E-396 strain (FERM BP-4283) was inoculated into the above seed flask medium with one platinum ear, and cultured at 28 ° C for 2 days at 100 rpm. Inoculated into the fermentor. Aerobic culture at 28 ° C. and aeration volume of 1 vvm was performed for 120 hours. The pH was continuously controlled with 15% aqueous ammonia so that the pH was maintained at 7.2 during the culture. Sucrose was added in an amount of 30 g each on the first, second, third and fourth days of culture so as not to be depleted. The minimum stirring speed was 200 rpm, and the stirring speed was changed so that the dissolved oxygen concentration in the culture medium in the middle of the culture was maintained at 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 ppm. By detecting foaming with a bubble sensor, an alcohol-based antifoaming agent was automatically added to suppress foaming.

培養終了時の培養液のカロテノイド濃度、グルコン酸濃度及び乾燥細胞当たりのPHB含量を測定したところ、結果は表2に示す通りであった。溶存酸素濃度を高くするほどカンタキサンチン濃度のアスタキサンチン濃度に対する比率は低くなる傾向を示し、1.4%まで低減できることが分かった。   When the carotenoid concentration, the gluconic acid concentration, and the PHB content per dry cell were measured at the end of the culture, the results are shown in Table 2. It was found that the higher the dissolved oxygen concentration, the lower the ratio of canthaxanthin concentration to astaxanthin concentration, which can be reduced to 1.4%.

比較のためにビオチンを添加していない培地で同様の実験を行った。結果を表3に示す。カンタキサンチン濃度のアスタキサンチン濃度に対する比率は9%までしか低減できなかった。   For comparison, the same experiment was performed in a medium not added with biotin. The results are shown in Table 3. The ratio of canthaxanthin concentration to astaxanthin concentration could only be reduced to 9%.

Figure 0005762691
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Figure 0005762691
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〔実施例3〕
Paracoccus carotinifaciens E-396株(FERM BP-4283)をN-メチル-N'-ニトロ-N-ニトロソグアニジンで変異処理し、赤色の色調が濃いコロニーを選択した。選択された株の培養液中のPHB濃度及びカロテノイド濃度を測定し、PHB生産能が低く、且つアスタキサンチン生産能が高い変異株LP-26株を選択した。
Example 3
Paracoccus carotinifaciens E-396 strain (FERM BP-4283) was mutagenized with N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine to select colonies with deep red color. The PHB concentration and carotenoid concentration in the culture solution of the selected strain were measured, and a mutant LP-26 strain having a low PHB-producing ability and a high astaxanthin-producing ability was selected.

以下の組成の培地(シュークロース30g/L、コーンスティープリカー30g/L、リン酸二水素カリウム1.5g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物3.8g/L、塩化カルシウム2水和物5.0g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.7g/L、硫酸鉄7水和物0.3g/L、pH7.2)100mlを、500ml容量の綿栓付き三角フラスコに入れ、121℃で20分間オートクレーブ殺菌し、シード用フラスコ培地を調製した。   Medium of the following composition (sucrose 30 g / L, corn steep liquor 30 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 3.8 g / L, calcium chloride dihydrate 5.0 g / L, Magnesium sulfate heptahydrate 0.7g / L, Iron sulfate heptahydrate 0.3g / L, pH7.2) 100ml is put into a 500ml Erlenmeyer flask with a cotton stopper and autoclaved at 121 ° C for 20 minutes Sterilized to prepare a seed flask medium.

次に、以下の組成の培地(グルコース30g/L、コーンスティープリカー30g/L、硫酸アンモニウム0.5g/L、リン酸二水素カリウム2.25g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物5.7g/L、塩化カルシウム2水和物0.1g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.5g/L、硫酸鉄7水和物5g/L、L-グルタミン酸ナトリウム1水和物6g/L、アルコール系消泡剤0.5g/L)2.0Lを5L容量の発酵槽に入れ、これを8基準備した。当該発酵槽にD-ビオチンをそれぞれ0.1mg/Lになるように添加し、121℃で30分間オートクレーブ殺菌した。   Next, a medium with the following composition (glucose 30 g / L, corn steep liquor 30 g / L, ammonium sulfate 0.5 g / L, potassium dihydrogen phosphate 2.25 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 5.7 g / L , Calcium chloride dihydrate 0.1 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 0.5 g / L, iron sulfate heptahydrate 5 g / L, sodium L-glutamate monohydrate 6 g / L, alcohol-based antifoaming agent 0.5L / 2.0) 2.0L was put into a 5L fermenter, and eight of them were prepared. D-biotin was added to the fermenter so that each concentration was 0.1 mg / L, and autoclaved at 121 ° C. for 30 minutes.

上記で選抜したParacoccus属細菌LP-26株を、上記シード用フラスコ培地に一白金耳植菌し、28℃で2日間、100rpmで回転振とう培養を行った後、その培養液80mLを各上記発酵槽に植菌した。28℃、通気量1vvmの好気培養を140時間行った。培養中のpHが7.2を維持するように15%アンモニア水で連続的にpHを制御した。グルコースは枯渇しないように培養1日目、2日目、3日目及び4日目にそれぞれ50gずつ添加した。また、最低攪拌回転数を100rpmとし、培養中期における培養液中の溶存酸素濃度が0.5、1、2、3、4、5、6及び7ppmを維持するように攪拌回転数を変化させた。気泡センサーで発泡を感知することによりアルコール系消泡剤を自動添加して発泡を抑えた。   The Paracoccus genus LP-26 strain selected above was inoculated into the seed flask medium with one platinum ear and subjected to rotary shaking culture at 28 ° C. for 2 days at 100 rpm. Inoculated in the fermenter. Aerobic culture was performed at 28 ° C. and aeration volume of 1 vvm for 140 hours. The pH was continuously controlled with 15% aqueous ammonia so that the pH was maintained at 7.2 during the culture. Glucose was added in an amount of 50 g on the first day, the second day, the third day, and the fourth day so as not to be depleted. Further, the minimum stirring speed was set to 100 rpm, and the stirring speed was changed so that the dissolved oxygen concentration in the culture medium in the middle of the culture was maintained at 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 ppm. By detecting foaming with a bubble sensor, an alcohol-based antifoaming agent was automatically added to suppress foaming.

培養終了時の培養液のカロテノイド濃度、グルコン酸濃度及び乾燥細胞当たりのPHB含量を測定したところ、結果は表4に示す通りであった。溶存酸素濃度を高くするほどカンタキサンチン濃度のアスタキサンチン濃度に対する比率は低くなる傾向を示し、1.6%まで低減できることが分かった。   When the carotenoid concentration, the gluconic acid concentration, and the PHB content per dry cell were measured at the end of the culture, the results are shown in Table 4. It was found that the ratio of the canthaxanthin concentration to the astaxanthin concentration tended to decrease as the dissolved oxygen concentration was increased, and it could be reduced to 1.6%.

比較のためにビオチンを添加していない培地で培養中期における溶存酸素濃度を2ppmに制御して同様の実験を行った。結果を表5に示す。同じ溶存酸素濃度2ppm制御でビオチンを添加したときにはアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの比率が8%であったのに対して、ビオチン無添加では26.8%と高かった。   For comparison, a similar experiment was performed by controlling the dissolved oxygen concentration in the middle of the culture to 2 ppm in a medium not added with biotin. The results are shown in Table 5. When biotin was added with the same dissolved oxygen concentration controlled at 2 ppm, the ratio of canthaxanthin to astaxanthin was 8%, whereas when biotin was not added, it was as high as 26.8%.

Figure 0005762691
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次に、D-ビオチンを0.1mg/L添加し、溶存酸素濃度以外の条件を上記と同様にして、溶存酸素濃度を培養中期に段階的又は連続的にシフトする実験を以下の4条件で行った。   Next, 0.1 mg / L of D-biotin was added, and the experiment other than the dissolved oxygen concentration was performed in the same manner as described above, and the dissolved oxygen concentration was shifted stepwise or continuously in the middle of the culture under the following four conditions. It was.

(シフト条件1)
培養中期の初期溶存酸素濃度を2ppmに制御し、40時間2ppmを維持した後、溶存酸素濃度の制御を2.5ppmにシフトし、培養終了時まで2.5ppmを維持した。すなわち、溶存酸素濃度を、培養開始後0〜8時間では飽和濃度から成り行きで2ppmまで低下させ、8〜48時間では2ppmに制御し、48〜140時間では2.5ppmに制御した。
(Shift condition 1)
The initial dissolved oxygen concentration in the middle of the culture was controlled to 2 ppm and maintained at 2 ppm for 40 hours, then the control of the dissolved oxygen concentration was shifted to 2.5 ppm and maintained at 2.5 ppm until the end of the culture. That is, the dissolved oxygen concentration was reduced from the saturated concentration to 2 ppm after 0 to 8 hours from the start of the culture, controlled to 2 ppm for 8 to 48 hours, and 2.5 ppm for 48 to 140 hours.

(シフト条件2)
培養中期の初期溶存酸素濃度を1ppmに制御し、8時間1ppmを維持した後、1時間に0.1ppmずつ制御濃度を上げ、40時間かけて5ppmまで溶存酸素濃度を上昇させ、その後は培養終了まで5ppmを維持した。すなわち、溶存酸素濃度を、培養開始後0〜9時間では飽和濃度から成り行きで1ppmまで低下させ、9〜17時間では1ppmに制御し、17〜57時間では1ppmから1時間に0.1ppmずつ5ppmまで上昇させ、57〜140時間では5ppmに制御した。
(Shift condition 2)
Control the initial dissolved oxygen concentration in the middle of the culture to 1 ppm, maintain 1 ppm for 8 hours, increase the controlled concentration by 0.1 ppm per hour, increase the dissolved oxygen concentration to 5 ppm over 40 hours, and then until the end of the culture 5 ppm was maintained. That is, the dissolved oxygen concentration is reduced from the saturated concentration to 1 ppm after 0 to 9 hours from the start of culture, and is controlled to 1 ppm at 9 to 17 hours, and from 1 ppm to 5 ppm at 1 ppm from 17 to 57 hours per hour. Increased and controlled to 5 ppm for 57-140 hours.

(シフト条件3)
培養中期の初期溶存酸素濃度を3ppmに制御し、50時間3ppmを維持した後、溶存酸素濃度の制御を3.5ppmにシフトし、培養終了時まで3.5ppmを維持した。すなわち、溶存酸素濃度を、培養開始後0〜7時間では飽和濃度から成り行きで3ppmまで低下させ、7〜57時間では3ppmに制御し、57〜140時間では3.5ppmに制御した。
(Shift condition 3)
After the initial dissolved oxygen concentration in the middle of the culture was controlled to 3 ppm and maintained at 3 ppm for 50 hours, the control of the dissolved oxygen concentration was shifted to 3.5 ppm and maintained at 3.5 ppm until the end of the culture. That is, the dissolved oxygen concentration was decreased from the saturated concentration to 3 ppm after 0 to 7 hours from the start of the culture, controlled to 3 ppm for 7 to 57 hours, and 3.5 ppm for 57 to 140 hours.

(シフト条件4)
培養中期の初期溶存酸素濃度を2ppmに制御し、4時間2ppmを維持した後、2時間に0.1ppmずつ制御濃度を上げ、100時間かけて7ppmまで溶存酸素濃度を上昇させ、その後は培養終了まで7ppmを維持した。すなわち、溶存酸素濃度を、培養開始後0〜8時間では飽和濃度から成り行きで2ppmまで低下させ、8〜12時間では2ppmに制御し、12〜112時間では2ppmから2時間に0.1ppmずつ7ppmまで上昇させ、112〜140時間では7ppmに制御した。
(Shift condition 4)
Control the initial dissolved oxygen concentration in the middle of the culture to 2 ppm, maintain 2 ppm for 4 hours, increase the controlled concentration by 0.1 ppm every 2 hours, increase the dissolved oxygen concentration to 7 ppm over 100 hours, and then until the end of the culture 7 ppm was maintained. That is, the dissolved oxygen concentration is reduced from the saturated concentration to 2 ppm at 0 to 8 hours after the start of the culture, controlled to 2 ppm at 8 to 12 hours, and from 12 ppm to 7 ppm at 0.1 ppm every 2 hours for 12 to 112 hours. Increased and controlled to 7 ppm for 112-140 hours.

上記4条件で培養を行い、培養終了時(140時間)のカロテノイド濃度、グルコン酸濃度及び乾燥細胞当たりのPHB含量を測定した。結果を表6に示す。溶存酸素濃度を一定に制御した場合(表4)に比較して、いずれの条件においても高いアスタキサンチン生産濃度で且つ低いカンタキサンチン比率の培養液が得られることが分かった。   Culturing was performed under the above four conditions, and the carotenoid concentration, gluconic acid concentration, and PHB content per dry cell at the end of the culture (140 hours) were measured. The results are shown in Table 6. It was found that a culture solution having a high astaxanthin production concentration and a low canthaxanthin ratio can be obtained under any condition as compared with the case where the dissolved oxygen concentration was controlled to be constant (Table 4).

Figure 0005762691
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〔実施例4〕
Paracoccus carotinifaciens E-396株(FERM BP-4283)をN-メチル-N'-ニトロ-N-ニトロソグアニジンで変異処理し、赤色の色調が濃いコロニーを選択した。選択した菌株を試験管で培養し、培養液のpH低下が少なく、培養液の赤色が濃い変異株を選抜した。選抜された変異株の試験管培養液中のグルコン酸濃度及びカロテノイド濃度を測定し、グルコン酸生産能が低く、且つアスタキサンチン生産能が高い変異株LG-7株を選択した。
Example 4
Paracoccus carotinifaciens E-396 strain (FERM BP-4283) was mutagenized with N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine to select colonies with deep red color. The selected strain was cultured in a test tube, and a mutant strain in which the pH of the culture broth was small and the culture broth was dark was selected. The gluconic acid concentration and carotenoid concentration in the test tube culture solution of the selected mutant strain were measured, and the mutant LG-7 strain having a low gluconic acid-producing ability and a high astaxanthin-producing ability was selected.

以下の組成の培地(シュークロース30g/L、ファーマメディア10g/L、リン酸二水素カリウム0.8g/L、リン酸水素二カリウム4.2g/L、塩化カルシウム2水和物1g/L、硫酸マグネシウム7水和物12g/L、硫酸鉄7水和物1g/L、pH7.2)100mlを、500ml容量の綿栓付き三角フラスコに入れ、121℃で20分間オートクレーブ殺菌し、シード用フラスコ培地を調製した。   Medium with the following composition (sucrose 30 g / L, Pharmamedia 10 g / L, potassium dihydrogen phosphate 0.8 g / L, dipotassium hydrogen phosphate 4.2 g / L, calcium chloride dihydrate 1 g / L, magnesium sulfate 100 ml of heptahydrate 12 g / L, iron sulfate heptahydrate 1 g / L, pH 7.2) is placed in a 500 ml Erlenmeyer flask with a cotton stopper, autoclaved at 121 ° C for 20 minutes, and the seed flask medium is Prepared.

次に、以下の組成の培地(シュークロース30g/L、ファーマメディア20g/L、硫酸アンモニウム1.5g/L、リン酸二水素カリウム1.5g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物3.8g/L、塩化カルシウム2水和物0.1g/L、硫酸マグネシウム7水和物4.5g/L、硫酸鉄7水和物5g/L、L-グルタミン酸ナトリウム1水和物6g/L、シリコン系消泡剤1g/L)2.0Lを5L容量の発酵槽に入れ、これを2基準備した。当該発酵槽にD-ビオチンを1mg/Lになるように添加し、121℃で30分間オートクレーブ殺菌した。   Next, a medium with the following composition (sucrose 30 g / L, Pharmamedia 20 g / L, ammonium sulfate 1.5 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g / L, disodium hydrogen phosphate 12 hydrate 3.8 g / L , Calcium chloride dihydrate 0.1g / L, Magnesium sulfate heptahydrate 4.5g / L, Iron sulfate heptahydrate 5g / L, Sodium L-glutamate monohydrate 6g / L, Silicone defoamer 1 g / L) 2.0 L was placed in a 5 L fermentor, and two of them were prepared. D-biotin was added to the fermenter to a concentration of 1 mg / L, and autoclaved at 121 ° C. for 30 minutes.

上記で選抜したParacoccus属細菌LG-7株を、上記シード用フラスコ培地に一白金耳植菌し、28℃で3日間、100rpmで回転振とう培養を行った後、その培養液80mLを各上記発酵槽に植菌した。28℃、通気量1vvmの好気培養を120時間行った。培養中のpHが7.2を維持するように15%アンモニア水で連続的にpHを制御した。シュークロースは枯渇しないように培養1日目、2日目、3日目及び4日目にそれぞれ40gずつ添加した。また、最低攪拌回転数を200rpmとし、攪拌回転数を変化させることにより培養液中の溶存酸素濃度を以下の2条件で制御した。   The above-selected Paracoccus genus LG-7 strain was inoculated with one platinum ear in the seed flask medium, and cultured at 28 ° C for 3 days at 100 rpm. Inoculated in the fermenter. Aerobic culture at 28 ° C. and aeration volume of 1 vvm was performed for 120 hours. The pH was continuously controlled with 15% aqueous ammonia so that the pH was maintained at 7.2 during the culture. Sucrose was added in an amount of 40 g each on the 1st, 2nd, 3rd and 4th days of culture so as not to be depleted. In addition, the dissolved oxygen concentration in the culture broth was controlled under the following two conditions by setting the minimum stirring speed to 200 rpm and changing the stirring speed.

(シフト条件5)
培養中期の初期溶存酸素濃度を2.5ppmに制御し、35時間2.5ppmを維持した後、溶存酸素濃度の制御を3ppmにシフトし、培養終了時まで3ppmを維持した。すなわち、溶存酸素濃度を、培養開始後0〜8時間では飽和濃度から成り行きで2.5ppmまで低下させ、8〜43時間では2.5ppmに制御し、43〜120時間では3ppmに制御した。
(Shift condition 5)
The initial dissolved oxygen concentration in the middle of the culture was controlled to 2.5 ppm and maintained at 2.5 ppm for 35 hours, and then the control of the dissolved oxygen concentration was shifted to 3 ppm and maintained at 3 ppm until the end of the culture. That is, the dissolved oxygen concentration was decreased from the saturated concentration to 2.5 ppm after 0 to 8 hours from the start of the culture, controlled to 2.5 ppm for 8 to 43 hours, and 3 ppm for 43 to 120 hours.

(シフト条件6)
培養中期の初期溶存酸素濃度を3.5ppmに制御し、4時間3.5ppmを維持した後、4時間に0.1ppmずつ制御濃度を上げ、60時間かけて5ppmまで溶存酸素濃度を上昇させ、その後は培養終了まで5ppmを維持した。すなわち、溶存酸素濃度を、培養開始後0〜7時間では飽和濃度から成り行きで3.5ppmまで低下させ、7〜11時間では3.5ppmに制御し、11〜71時間では3.5ppmから4時間に0.1ppmずつ5ppmまで上昇させ、71〜120時間では5ppmに制御した。
(Shift condition 6)
Control the initial dissolved oxygen concentration in the middle of the culture to 3.5 ppm, maintain 3.5 ppm for 4 hours, increase the controlled concentration by 0.1 ppm every 4 hours, increase the dissolved oxygen concentration to 5 ppm over 60 hours, and then culture Maintained 5 ppm until completion. That is, the dissolved oxygen concentration is decreased from the saturated concentration to 3.5 ppm at 0 to 7 hours after the start of the culture, and is controlled to 3.5 ppm at 7 to 11 hours, and from 3.5 ppm to 0.1 ppm at 11 to 71 hours for 4 hours. The amount was increased to 5 ppm each and controlled to 5 ppm for 71 to 120 hours.

上記2条件で培養を行い、培養終了時(120時間)のカロテノイド濃度、グルコン酸濃度および乾燥細胞当たりのPHB含量を測定した。結果を表7に示す。比較のためにビオチンを添加せずに、培養中期及び培養終期の溶存酸素濃度を4ppm一定の条件で制御した培養結果を合わせて表7に示す。   Culture was performed under the above two conditions, and the carotenoid concentration, gluconic acid concentration, and PHB content per dry cell at the end of the culture (120 hours) were measured. The results are shown in Table 7. For comparison, Table 7 shows the results of culture in which the dissolved oxygen concentration in the middle stage and the end stage of the culture was controlled under a constant condition of 4 ppm without adding biotin.

Figure 0005762691
Figure 0005762691

〔実施例5〕
以下の組成の培地(シュークロース20g/L、コーンスティープリカー5g/L、リン酸二水素カリウム0.54g/L、リン酸水素二カリウム2.78g/L、塩化カルシウム2水和物5g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.7g/L、硫酸鉄7水和物3g/L、pH7.2)100mlを、500ml容量の綿栓付き三角フラスコに入れ、121℃で20分間オートクレーブ殺菌し、シード用フラスコ培地を調製した。
Example 5
Medium with the following composition (sucrose 20 g / L, corn steep liquor 5 g / L, potassium dihydrogen phosphate 0.54 g / L, dipotassium hydrogen phosphate 2.78 g / L, calcium chloride dihydrate 5 g / L, sulfuric acid 100 ml of magnesium heptahydrate 0.7 g / L, iron sulfate heptahydrate 3 g / L, pH 7.2) is placed in a 500 ml Erlenmeyer flask with a cotton stopper, autoclaved at 121 ° C for 20 minutes, and seed flask A medium was prepared.

次に、以下の組成の培地(グルコース40g/L、コーンスティープリカー30g/L、硫酸アンモニウム0.5g/L、リン酸二水素カリウム2.25g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物5.7g/L、塩化カルシウム2水和物0.1g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.5g/L、硫酸鉄7水和物5g/L、L-グルタミン酸ナトリウム1水和物6g/L、アルコール系消泡剤0.5g/L)2.0Lを5L容量の発酵槽に入れたものを準備した。当該発酵槽にD-ビオチンを0.1mg/Lになるように添加し、121℃で30分間オートクレーブ殺菌した。   Next, a medium having the following composition (glucose 40 g / L, corn steep liquor 30 g / L, ammonium sulfate 0.5 g / L, potassium dihydrogen phosphate 2.25 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 5.7 g / L , Calcium chloride dihydrate 0.1 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 0.5 g / L, iron sulfate heptahydrate 5 g / L, sodium L-glutamate monohydrate 6 g / L, alcohol-based antifoaming agent 0.5 g / L) 2.0 L was prepared in a 5 L fermenter. D-biotin was added to the fermenter to a concentration of 0.1 mg / L, and autoclaved at 121 ° C. for 30 minutes.

Paracoccus属細菌A-581-1株(FERM BP-4671)を、上記シード用フラスコ培地に一白金耳植菌し、27℃で2日間、150rpmで回転振とう培養を行った後、その培養液80mLを上記発酵槽に植菌した。28℃、通気量1vvmの好気培養を120時間行った。培養中のpHが7.2を維持するように15%アンモニア水で連続的にpHを制御した。グルコースは枯渇しないように培養1日目、2日目、3日目及び4日目にそれぞれ30gずつ添加した。また、最低攪拌回転数を200rpmとし、攪拌回転数を変化させることにより培養中期における培養液中の溶存酸素濃度を2ppmに制御した。   Paracoccus genus A-581-1 strain (FERM BP-4671) was inoculated into the above seed flask medium by one platinum loop and cultured at 27 ° C for 2 days at 150 rpm. 80 mL was inoculated into the fermentor. Aerobic culture at 28 ° C. and aeration volume of 1 vvm was performed for 120 hours. The pH was continuously controlled with 15% aqueous ammonia so that the pH was maintained at 7.2 during the culture. Glucose was added in an amount of 30 g on the first day, the second day, the third day, and the fourth day so as not to be depleted. Further, the minimum stirring rotation speed was set to 200 rpm, and the dissolved oxygen concentration in the culture medium in the middle of the culture was controlled to 2 ppm by changing the stirring rotation speed.

培養終了時のカロテノイド濃度、グルコン酸濃度及び乾燥細胞当たりのPHB含量を測定した。結果を表8に示す。比較のためにビオチンを添加せずに、培養中期の溶存酸素濃度を2ppm一定の条件で制御した培養結果を合わせて表8に示す。   The carotenoid concentration at the end of the culture, the gluconic acid concentration, and the PHB content per dry cell were measured. The results are shown in Table 8. For comparison, Table 8 shows the results of culturing in which the dissolved oxygen concentration in the middle stage of culturing was controlled under a constant condition of 2 ppm without adding biotin.

Figure 0005762691
Figure 0005762691

〔実施例6〕
Paracoccus属細菌A-581-1株(FERM BP-4671)を紫外線照射により変異処理し、赤色の色調が濃いコロニーを選択した。選択された株の培養液中のカロテノイドを分析し、アスタキサンチン生産性の向上した変異株K-185株を選択した。
Example 6
Paracoccus genus A-581-1 strain (FERM BP-4671) was mutated by ultraviolet irradiation to select colonies with deep red color. Carotenoids in the culture broth of the selected strain were analyzed, and a mutant K-185 strain with improved astaxanthin productivity was selected.

以下の組成の培地(シュークロース30g/L、コーンスティープリカー30g/L、リン酸二水素カリウム1.5g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物3.8g/L、塩化カルシウム2水和物5g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.7g/L、硫酸鉄7水和物0.3g/L、pH7.2)100mlを、500ml容量の綿栓付き三角フラスコに入れ、121℃で20分間オートクレーブ殺菌し、シード用フラスコ培地を調製した。   Medium with the following composition (sucrose 30 g / L, corn steep liquor 30 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g / L, disodium hydrogen phosphate 12 hydrate 3.8 g / L, calcium chloride dihydrate 5 g / L, Magnesium sulfate heptahydrate 0.7g / L, Iron sulfate heptahydrate 0.3g / L, pH7.2) 100ml in a 500ml Erlenmeyer flask with cotton stopper and autoclaved at 121 ° C for 20 minutes And a seed flask medium was prepared.

次に、以下の組成の培地(グルコース30g/L、大豆粕20g/L、硫酸アンモニウム1.5g/L、リン酸二水素カリウム1.5g/L、リン酸水素二ナトリウム12水和物3.8g/L、塩化カルシウム2水和物5g/L、硫酸マグネシウム7水和物0.7g/L、硫酸鉄7水和物0.6g/L、L-グルタミン酸ナトリウム1水和物6g/L、エステル系消泡剤0.2g/L)2.0Lを5L容量の発酵槽に入れたものを準備した。当該発酵槽にD-ビオチンを1mg/Lになるように添加し、121℃で30分間オートクレーブ殺菌した。   Next, a medium having the following composition (glucose 30 g / L, soybean meal 20 g / L, ammonium sulfate 1.5 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1.5 g / L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 3.8 g / L, Calcium chloride dihydrate 5g / L, Magnesium sulfate heptahydrate 0.7g / L, Iron sulfate heptahydrate 0.6g / L, Sodium L-glutamate monohydrate 6g / L, Ester defoamer 0.2 g / L) 2.0L was put in a 5L fermenter. D-biotin was added to the fermenter to a concentration of 1 mg / L, and autoclaved at 121 ° C. for 30 minutes.

上記で選抜したParacoccus属細菌K-185株を、上記シード用フラスコ培地に一白金耳植菌し、27℃で2日間、150rpmで回転振とう培養を行った後、その培養液80mLを上記発酵槽に植菌した。28℃、通気量1vvmの好気培養を120時間行った。培養中のpHが7.2を維持するように15%アンモニア水で連続的にpHを制御した。グルコースは枯渇しないように培養1日目、2日目、3日目及び4日目にそれぞれ30gずつ添加した。また、最低攪拌回転数を200rpmとし、攪拌回転数を変化させることにより培養中期における培養液中の溶存酸素濃度を3.5ppmに制御した。   The above-selected Paracoccus genus K-185 strain was inoculated into a platinum flask in the above seed flask medium, and cultured at 27 ° C for 2 days at 150 rpm. Inoculated into the tank. Aerobic culture at 28 ° C. and aeration volume of 1 vvm was performed for 120 hours. The pH was continuously controlled with 15% aqueous ammonia so that the pH was maintained at 7.2 during the culture. Glucose was added in an amount of 30 g on the first day, the second day, the third day, and the fourth day so as not to be depleted. In addition, the dissolved oxygen concentration in the culture medium in the middle of the culture was controlled to 3.5 ppm by changing the minimum rotation speed to 200 rpm and changing the rotation speed.

培養終了時のカロテノイド濃度、グルコン酸濃度及び乾燥細胞当たりのPHB含量を測定した。結果を表9に示す。比較のためにビオチンを添加せずに、培養中期の溶存酸素濃度を3.5ppmに制御した培養結果を合わせて表9に示す。   The carotenoid concentration at the end of the culture, the gluconic acid concentration, and the PHB content per dry cell were measured. The results are shown in Table 9. For comparison, Table 9 shows the results of culture in which the dissolved oxygen concentration in the middle stage of culture was controlled to 3.5 ppm without adding biotin.

Figure 0005762691
Figure 0005762691

Claims (8)

アスタキサンチン及びカンタキサンチンを同時に生産する、遺伝子組換え体ではないパラコッカス(Paracoccus)属に属する細菌を、0.005〜50mg/Lの培地当たりの濃度のビオチンを含有するが、酵母エキスを含有しない培地で培養する工程を含み、培養において、培養物中の溶存酸素濃度を3ppm以上に制御するか、又は培養物中の初期溶存酸素濃度を2〜3ppmに制御した後、培養物中の溶存酸素濃度を3.5ppm以上まで段階的又は連続的に高くし、培養終了後の培養物におけるアスタキサンチンに対するカンタキサンチンの生産濃度の比率が8.0質量%以下であることを特徴とする、アスタキサンチンを含むカロテノイドを製造する方法。 Bacteria belonging to the genus Paracoccus that produce astaxanthin and canthaxanthin at the same time are cultured in a medium containing biotin at a concentration of 0.005 to 50 mg / L but not yeast extract. In the culture, the dissolved oxygen concentration in the culture is controlled to 3 ppm or more in the culture, or the initial dissolved oxygen concentration in the culture is controlled to 2 to 3 ppm , and then the dissolved oxygen concentration in the culture is set to 3.5. A method for producing a carotenoid containing astaxanthin, wherein the ratio of the production concentration of canthaxanthin to astaxanthin in the culture after completion of the cultivation is stepwise or continuously increased to ppm or more and is 8.0% by mass or less. 培養終了後の培養物におけるグルコン酸の生成濃度が30g/L以下であることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the production concentration of gluconic acid in the culture after completion of the cultivation is 30 g / L or less. 培養終了後の培養物における乾燥細胞当たりのポリ-β-ヒドロキシ酪酸(PHB)含量が30質量%以下であることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the content of poly-β-hydroxybutyric acid (PHB) per dry cell in the culture after completion of the culture is 30% by mass or less. 培養において、培養物中の溶存酸素濃度を、培養中期に入ったときから2〜50時間のタイミングで段階的又は連続的に高くなるように制御することを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the concentration of dissolved oxygen in the culture is controlled to increase stepwise or continuously at a timing of 2 to 50 hours from the beginning of the middle stage of culture. . 細菌がPHB生産能を低下させた変異株であることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the bacterium is a mutant having a reduced PHB production ability. 細菌がグルコン酸生産能を低下させた変異株であることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the bacterium is a mutant having a reduced ability to produce gluconic acid. 細菌が、16SリボソームRNAに対応するDNAの塩基配列が配列番号1記載の塩基配列と実質的に相同である細菌であることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the bacterium is a bacterium in which the base sequence of DNA corresponding to 16S ribosomal RNA is substantially homologous to the base sequence described in SEQ ID NO: 1. 細菌が、E-396株(FERM BP-4283)若しくはA-581-1株(FERM BP-4671)又はそれらの変異株であることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the bacterium is E-396 strain (FERM BP-4283), A-581-1 strain (FERM BP-4671) or a mutant thereof.
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